Выполнить расчет вентиляции

Вариант №5

Задача №1.

Выполнить расчет вентиляции с целью обеспечения здоровых и безопасных условий труда на рабочем месте по опасным и вредным факторам, характерным для данного технологического процесса.

Общеобменная вентиляция

Расход воздуха для общеобменной вентиляции следует определять отдельно по каждому фактору («по людям», по теплоизбыткам, по избыточной влаге, по газам и парам, по кратности воздухообмена).

Число работников N= 40 чел

Размеры помещения L=14м, В=10м, Н=9м

Температура воздуха tn = -12oC

Относительная  влажность ϕn =75%

Установленная мощность эл. оборудования W=30кВт

Вредные пары и газы – ацетон – ПДК по ГОСТ=200мг/м3

Интенсивность газов qг,п =1 г/ч

Масса m=50кг

Интенсивность влаги qвл=0,5кг/ч

Площадь неплотностей F = 0,1м2

Кратность k = 2

а) по удельному потреблению кислорода работниками («по людям»), м3/ч

L = N∙q ,

где N – максимальное число людей в цехе, чел.;

q – нормируемый удельный  расход приточного воздуха на 1 чел., м3/ч; принимается из следующих условий: если на 1 работника приходится менее 20 м3 объема помещения, то принимается q ≥ 30 м3/ч; если указанный объем больше 20 м3— q ≥ 20 м3/ч.;

L= 40 ∙ 20 = 800 м3/ч  

Определяем площадь помещения:

L *B*H = 14*10*9=1260 м3

1260/40=31,5 => q ≥ 20 м3/ч

2) По избыткам явной  теплоты, м3/ч:

 

где qизб – избыточный явный тепловой поток в помещении, кВт; за избы-

точный тепловой поток следует принять тепловыделения от установленного электрооборудования,

qизб = W∙kз∙kо∙kт ,

qизб = 30*0.5*0.5*0.1 = 0.75 кВт

W – установленная мощность  электрооборудования, кВт;

kз – коэффициент загрузки электрооборудования, kз = 0,5…0,8;

kо – коэффициент одновременности работы, kо = 0,5…1,0;

kт – коэффициент тепловыделений оборудования, kт = 0,1…0,5.

ρ – плотность воздуха, принять ρ = 1,2 кг/м3;

tу, tп – соответственно температура воздуха, удаляемого из помещения

за пределами рабочей зоны, и поступающего в помещение снаружи, оС;

сp – теплоемкость воздуха, равная сp =1,01 кДж/(кг*оС).

м3/ч

3) По массе выделяющихся  вредных или взрывоопасных веществ, м3/ч:

 

где qгп – интенсивность поступления вредных газов и паров или взрыво

опасных веществ в воздух помещения, г/ч;

Cу, Cп – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воз-

духе, соответственно удаляемого из помещения за пределами рабочей

зоны и поступающего в помещение в рабочую зону, мг/м3.

Сп=0,3*200 = 60 мг/м3

=7,14 м3/ч

4) По избыткам влаги (водяного  пара), м3/ч:

 

где qвл – интенсивность поступления избытков влаги в воздух помещения,

кг/ч;

dу,dп – влагосодержание воздуха, соответственно удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны и подаваемого в помещение в рабочую зону, г/кг.

Поскольку в ГОСТ 12.1.005-88* приводятся значения относительной

влажности воздуха φу и φп,%, то для перевода их в абсолютные dу и dп, г/кг,

применяются формулы:

 

 

 

где P – барометрическое давление, принимаемое равным 760 мм рт. ст.;

pн – парциальное давление насыщенных паров (газов) при данной температуре воздуха, мм рт. ст., определяемое из выражений:

 

где t – температура воздуха в помещении, оС, принимается равной темпе-

ратуре воздуха, удаляемого из помещения tу, т.е. t = tу;

 

 

 

 

5)по нормируемой кратности  воздухообмена, м3/ч:

,

где Vp – рабочий объем помещения, м3; для помещений высотой 6 м и бо-

лее согласно СНиП 41-01-2003 принимается Vp = 6∙S;

S – площадь помещения, м2;

k – нормируемая кратность воздухообмена, ч-1.

 Vp = 6∙140 = 840м2

За расчетное значение расхода воздуха примем максимальное:

L5 = 1680 м3/ч

Местная вентиляция

Расход воздуха для местной вентиляции следует определять в дополнение к общеобменной.

1) Расход воздуха для  удаления вредных паров и газов  из укрытий (кожухов) рабочего оборудования, м3/ч:

Lу.к = 3600 * F * v0

где F – площадь рабочих проемов и неплотностей м2;

v0 – средняя по площади рабочих проемов и неплотностей скорость всасывания, принимается v0 = 0,5 м/с при ПДК > 50 мг/м3, v0 = 0,7 м/с при ПДК = 5…50 мг/м3, v0 = 1,3 м/с при ПДК < 5 мг/м3;

Lу.к=3600 * 0.1 * 0.5=180 м3/ч

2) Расход воздуха через  зонт по тепловыделению в местах  установки рабочего оборудования, м3/ч:

 

где qизб – избыточный тепловой поток в помещении, кВт.

 м3/ч

Для местной вентиляции количество воздуха: 

L = Lу.к+L3

L = 180 + 244.68 = 424.68 м3/ч

Задача № 2.

Обосновать выбор метода защиты от поражения электрическим током исходя из показателей помещения участка работ: относительной влажности воздуха φп, % и температуры воздуха в помещении цеха tв,оС

Температура воздуха, tв = 22 оС

Относительная влажность φп = 75%

Наличие химически агрессивной среды склонной к взрыву и пожару  +

Линейное напряжение Uл = 380 В

Мощность питающего трансформатора с учетом коэффициента запаса

Wтр =1,2 ∙W

где W – установленная мощность электрооборудования, кВт

Wтр =1,2 ∙30 = 36 кВт

Расчет защитного зануления:

Питающий трансформатор расположен на расстоянии l = 100 м; минимальное сечение фазного и нулевого проводов для алюминиевых 10 мм2.

1) Определить ток короткого замыкания при учете только активной составляющей сопротивления в цепи «фаза–нуль».

 

где Uф — фазное напряжение в сети, 220В;

Rф — активное сопротивление фазного провода, Ом;

Rн — активное сопротивление нулевого провода, Ом.

2) Определить величину активного сопротивления фазного Rф, нулевого Rн проводов по формуле:

 

где ρэ — удельное электрическое сопротивление, принять для алюминиевых – ρэ = 0,028 Ом∙мм2/м;

lф,н — длина (фазного, нулевого) провода, м, принять lф,н = l;

Sф,н — поперечное сечение (фазного, нулевого) провода, мм2.

 

 

3) Рассчитать ток срабатывания отключающего устройства (автомата или плавкой вставки) по формуле:

 

 

где Uл — линейное напряжение в сети, В, ;

kп — коэффициент пуска (kп = 5…7);

cos α — коэффициент мощности (cos α = 0,85…0,92);

kр — коэффициент режима работы (kр = 1,6…2,5).

 

 

4) Подобрать плавкую вставку из стандартного ряда (Iпв = 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, …, А) и проверить условие срабатывания защиты:

 

где kз — коэффициент запаса по току срабатывания (kз = 1,25 для автоматической защиты; kз = 3 для плавкой вставки).

Для автоматической защиты:

 

Для плавкой вставки:

 

Задача 3

Рассчитать в соответствии с СП 12.13130.2009 категорию помещения (размеры по табл. 2), в котором хранятся взрывоопасные материалы.

Избыточное давление взрыва Δр для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, определяют по формуле:

 

где Pmax – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме (допускается принимать Pmax = 900 кПа);

Ро – начальное давление, кПа (допускается принимать Ро = 101 кПа);

mпр – приведенная масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;

 

 

Qсг – удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;

Q0 – константа, равная 4,52∙106 Дж/кг;

m – масса горючих газов  и (или) паров, поступивших в результате  аварии в окружающее пространство, кг.

z – коэффициент участия  горючего во взрыве (допускается  принимать z = 0,5 для горючих газов; z = 0,3 для ЛВЖ);

Vсв – свободный объем помещения, м3;

 ρг,п – плотность газа (пара) при температуре tр, кг/м3.

 

 

где М – молярная масса, кг/кмоль. М = 58,08 кг/кмоль;

V0 – мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;

tр – расчетная температура, °С, следует принять tр = tу = 20°С;

 

Сст – стехиометрическая концентрация горючих газов или паров и ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

 

где β = nc + (nh – nx)/4 + no/2 — стехиометрический коэффициент;

nc, nh, no, nx — число атомов C, H, О и галоидов в молекуле горючего;

Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и не-адиабатичность процесса горения (принимать Кн равным 3).

С3H6O

β = 3 + (6 – 0)/4 + 1/2=5

nc= С3=3

nh= H6=6

nx=0

no=O=1

 

 

 

Задача 4

Рассчитать ожидаемые материальные и людские потери от прямого попадания молнии в незащищенный открытый склад хранения n резервуаров сжиженных углеводородных продуктов. Каждый резервуар содержит Mр = 60 т продукта. Ближайший цех машиностроительного предприятия с числом работающих N, чел, находится на расстоянии R, м, от склада.

Число резервуаров n = 7;

Расстояние от склада до цеха R =100 м;

N = 40 чел.

1)Предполагая, что не вся  масса горючих веществ переходит  в газообразное состояние, определяют массу mг,п = Mр∙n , т, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологических аппаратов:

mг,п = 60∙7=420 т

 

где z – коэффициент участия во взрыве горючего вещества, который допускается принимать z = 0,1.

 

 

2)Избыточное давление  Δр, кПа, развиваемое при сгорании газопароводушных смесей, рассчитывают по формуле:

 

где р0 – атмосферное давление, кПа (для расчетов допускается принимать р0 = 101 кПа);

R – расстояние от центра  газопаровоздушного облака, м;

Расстояние от склада до цеха R =100 м;

 

3) Импульс волны давления i, Па∙с, рассчитывают по формуле:

 

 

4)Зная избыточное давление, оценить степень разрушения зданий  и сооружений.

 

Степень разрушения зданий и сооружений:

1.Производственные, жилые антисейсмической конструкции – среднее разрушение;

2.Промышленные с металлическим или ж/б каркасом; малоэтажные каменные – полное разрушение;

3.Подземные резервуары - среднее разрушение;

4.Частично заглубленные  резервуары – полные, сильные разрушения;

5.Наземные трубопроводы –сильные, средние разрушения;

6.Грузовые автомобили - полное разрушение.

5)Зная избыточное давление  и импульс давления, определить  тяжесть поражения людей при взрыве газовоздушной смеси.

Избыточное давление Δp=60 - 100 cтепень поражения - Тяжелые: повреждения внутренних органов, травмы мозга с длительной потерей сознания, тяжелые формы переломов конечностей.

6) Во избежание взрывов резервуаров сжиженных углеводородных продуктов рассчитать молниезащиту склада.

а) ожидаемое число поражений молнией в год зданий или сооружений:

nг = (L + 6∙H) ∙ (B + 6∙H) ∙s∙10–6 ,

где L, B, H — соответственно длина, ширина и высота здания или сооружения, м;

s — среднегодовое для  данной местности число ударов  молнии, приходящееся на 1 км2 земной поверхности, которое зависит от интенсивности грозовой деятельности (СО-153-34.21.122–2003), для Саратовской области рекомендуется принять s = 3;

nг = (14 + 6∙9) ∙ (10 + 6∙9) ∙3∙10–6  = 0.013м

б) размеры склада принять равными: высота навеса H = 10 м, длина и ширина принимаются исходя из того, что размер площади, которую занимает каждый резервуар с учетом безопасных расстояний между ними, Lр = 20 м, Bр = 10 м. Поэтому, зная расположение Nр резервуаров (рекомендуется изобразить на схеме) и число рядов по длине NL и ширине NB, имеем:

L = 20∙NL и B = 10∙NB

  L= 20*2=40

 

                                       r0                      

 

   

 

Рис.1. Расположение резервуаров и число рядов по длине и ширине.

в) для выбранной надежности молниезащиты Р3, типа молниеприемника (одиночный или двойной стержневой, тросовый, сетчатый) и высоты молниеотвода h расчет производится по следующим зависимостям:

– габариты зоны защиты здания склада определяются двумя параметрами: высотой конуса h0,< h, м, и радиусом конуса на уровне земли r0, м;

– для зоны защиты требуемой надежности Р3 радиус горизонтального сечения rx на высоте hx определяется по формуле:

– для зоны защиты типа А (степень надежности ≥ 99,5 %)

h0 = 0,8∙h;     h=20м;    hx=10м                       h0 = 0,8∙20=16м

r0 = (1,1 – 0,002∙h) ∙h;                    r0 = (1,1 – 0,002∙20) ∙20=21,2м2

rx = (1,1 – 0,002∙h) ∙ (h – hx/0,85); rx = (1,1 – 0,002∙20) ∙ (20 – 10/0,85)=8,729м2

 

 

Рис. 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода.

д) изобразить на схеме принятую зону защиты склада.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Схема, принятая зоны защиты склада.