Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła




Pobierz 125.29 Kb.
NazwaWentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła
strona5/5
Data konwersji26.11.2012
Rozmiar125.29 Kb.
TypDokumentacja
1   2   3   4   5

Odciągi miejscowe, obliczanie ogólnej wymiany powietrza,




Punktem wyjściowym do obliczeń ilości powietrza przy wentylacji ogólnej jest ustalenie ilości zanieczyszczeń, zmieniających stan powietrza w pomieszczeniu. Mogą to być zanieczyszczenia gazowe, nadmiar ciepła i pary wodnej itd. W odniesieniu do pyłów ogólna ich ilość nie może służyć jako podstawa do określenia wymiany powietrza z tego względu, że pył składa się z nadzwyczaj różnorodnych cząstek (z punktu widzenia wymiaru, kształtu i gęstości), które różnie zachowują się w powietrzu. Duże i ciężkie cząstki wypadając z powietrza szybko osiadają na różnych powierzchniach i tylko najdrobniejsze (których ogólny ciężar stanowi niewielką cześć ogólnej ilości) mieszają się z powietrzem i podobnie jak gazy roznoszone są przez prądy do pomieszczenia.

Ilość powietrza przy miejscowej wentylacji ssącej określa się w zależności od postaci i typu odbiornika, przy czym najczęściej bierze się za podstawę prędkości w otworze ssącym, które powinny zagwarantować najlepsze uchwycenie zanieczyszczeń. Takie odbiorniki projektuje się zależnie od charakteru zanieczyszczeń, kierunku i prędkości ich rozprzestrzeniania się z uwzględnieniem ruchu powietrza w pomieszczeniu i w zależności od odległości odbiornika od źródła, tj zarówno od warunków aerodynamicznych, jak i od wygody obsługiwania przez pracowników urządzeń.

Przy miejscowej wentylacji nawiewnej ilość powietrza określa się głównie na podstawie natężenia promieniowania (temperatura nagrzanej powierzchni, odległość od niej itd.) i otaczających warunków meteorologicznych.

Ilość powietrza na zasłony powietrzne określa się głównie na podstawie prędkości przepływu powietrza zewnętrznego, mogącego przedostać się przez zasłonę powietrzną.

Wskutek tego tylko przy wentylacji ogólnej konieczne jest możliwe dokładne określenie ilości zanieczyszczeń przedostających się do powietrza w pomieszczeniu.

W celu określenia ilości zanieczyszczeń korzysta się z teoretycznych obliczeń lub ze sprawdzonych doświadczalnych danych, a w niektórych przypadkach należy przeprowadzać specjalne doświadczenia.

Warunkiem, zapewniającym skuteczność działania instalacji wentylacji ogólnej jest prawidłowe obliczenie ilości powietrza nawiewanego oparte na bilansie ilości wydzielanych czynników szkodliwych, takich jak ciepło, wilgoć, gazy itp.

Obliczanie ilości powietrza, wentylującego na podstawie
zanieczyszczeń gazowych, wydzielających się w pomieszczeniu lub zysków pary wodnej


Jeżeli w pomieszczeniu podstawowymi zanieczyszczeniami powietrza są lotne pary lub substancje toksyczne, to ilość powietrza wentylacyjnego może być określona ze wzoru

, (7.1)

gdzie L – przepływ objętości (strumień objętości) wymienianego powietrza, m3/s (m3/h);

Ks – ogólna ilość wydzielających się zanieczyszczeń w pomieszczeniu, g/s (g/h);

sd – największe dopuszczalne stężenie (NDS) danego rodzaju zanieczyszczenia w powietrzu (Malicki , tabl. 4-6), g/m3;

sn – stężenie rozpatrywanego zanieczyszczenia w powietrzu nawiewanym do pomieszczenia, g/m3;

- współczynnik skuteczności wentylacji ogólnej, uwzględniający nierównomierność wydzielania się zanieczyszczeń i ich rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu (tabl. 1.1)

Tablica 1.1

Zalecane wartości współczynnika 




Rodzaj wentylacji i zanieczyszczeń

Wartości współczynnika 

Wentylacja mechaniczna ogólna z wywiewem w pobliżu wydobywania się zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia przy stosunkowo równomiernym wydobywaniu się w czasie

1,2-1,3

Zanieczyszczenia nietoksyczne lub zanieczyszczenia niewywołujące ciężkich schorzeń przy krótkotrwałym podwyższeniu stężenia



1,1-1,2

Jak wyżej, lecz przy nierównomiernym wydobywaniu się zanieczyszczeń

1,3-1,4



W praktyce najczęściej można przyjmować, że w powietrzu nawiewanym (zewnętrznym) nie występują rozpatrywane zanieczyszczenia, tzn. sn = 0.

Mniejsze zapotrzebowanie powietrza wentylacyjnego można osiągnąć drogą ograniczenia ilości wydzielanych zanieczyszczeń przez zastosowanie hermetyzacji źródeł wydzielania tych zanieczyszczeń.

Chwytanie zanieczyszczeń w miejscach ich wydzielania się za pomocą wyciągów miejscowych zapobiega rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń po pomieszczeniu, nie dopuszczając do mieszania się z większymi masami powietrza i wskutek tego efekt działania wentylacji osiąga się przy minimalnych wymianach powietrza.

Wartość współczynnika skuteczności wentylacji zależy, przede wszystkim, od sposobu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń. Jeżeli zanieczyszczenia są lotne i koncentrują się w górnych strefach pomieszczenia, dając wysokie stężenia poza strefą roboczą, to wtedy wartość współczynnika można przyjmować w granicach od 0,85 do 0,90. Jeżeli natomiast zanieczyszczenia dają wysokie stężenia w strefie roboczej lub są cięższe od powietrza i opadają w dół, to wtedy wartość współczynnika należy przyjmować w granicach od 1,1 do 1,4 (tabl. 1.1).

Współczynnik może przyjmować wartości większe niż 1 w następujących przypadkach:

  • gdy rozmieszczenie w pomieszczeniu źródeł wydzielania się zanieczyszczeń jest nierównomierne; albo przy równomiernym rozmieszczeniu źródeł emisja ich jest zróżnicowana;

  • gdy istnieje przyczyna nie pozwalająca na stworzenie w całym pomieszczeniu wymiany powietrza o jednakowej intensywności.

Wtedy, w tych przypadkach nadanie współczynnikowi odpowiedniej wartości, większej niż 1, zwiększa się strumień objętości powietrza wentylującego L w takim stopniu, aby w każdym miejscu pomieszczenia stężenie zanieczyszczeń nie przekroczyło wartości najwyższego dopuszczalnego stężenia NDS.

Rozpatrzmy następujący przykład z punktu widzenia skuteczności działania systemu wentylacji (rys. 7.1).

Wyobraźmy sobie teraz pomieszczenie, w którym krzyżykami oznaczono miejsca wydzielania się substancji zanieczyszczających powietrze. Jeżeli z pomieszczenia tego dziemy usuwać pewien strumień objętości powietrza, doprowadzając na jego miejsce taki sam strumień powietrza świeżego (nawiewanego) w taki sposób, jak wskazują strzałki, to wydzielające się substancje będą przez dyfuzję rozprzestrzeniać się w napływającym powietrzu.

Wadą systemu „a” jest nierówne stężenie zanieczyszczeń w powietrzu. W miarę przesuwania w lewo (tj. w miejsce, gdzie głównie przebywają ludzie) stężenia będą wzrastać. Zwiększone stężenia będą również występować w pobliżu źródeł powstawania zanieczyszczeń.

Wady te mogą być częściowo usunięte, jeżeli przestrzega się zasady, by powietrze świeże nawiewać w miejscu, gdzie głównie przebywają ludzie, wywiewać możliwe blisko punktów, w których wydzielają się substancje zanieczyszczające powietrze (rys. 7.1,b). W tym przypadku pracownicy, obsługujący urządzenia znajdują się w strugach czystego powietrza nawiewanego.

Należy uznać, że najbardziej skutecznie rozwiązać można ten problem przy wspólnym działaniu wentylacji ogólnej i miejscowej (rys. 7.1,c).

Przy równoczesnym wydzielaniu się kilku substancji szkodliwych, których działanie na organizm ludzki jest sumujące, to wówczas niezbędny strumień powietrza wentylującego można określić ze wzoru


, (7.2)


gdzie - ogólna ilość i-tego zanieczyszczenia, wydzielającego się w rozpatrywanym pomieszczeniu, g/s (g/h);

- największe dopuszczalne stężenie (NDS) i-tego zanieczyszczenia w powietrzu usuwanym, g/m3;

- stężenie i-tego zanieczyszczenia w powietrzu, nawiewanym do pomieszczenia, g/m3;

- współczynnik, uwzględniający nierównomierność wydzielania się i-tego zanieczyszczenia (substancji szkodliwej) i jego rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu.

Wg wzoru (7.2) obliczeniowy strumień powietrza wentylującego określa się jak sumę ilości powietrza, potrzebnego dla rozcieńczenia oddzielnie każdego składnika danej substancji do wartości stężenia dopuszczalnego. Z zależność (7.2) korzysta się jeśli w procesie technologicznym przewiduje się korzystanie z substancji chemicznych takich jak:

  • lotne rozpuszczalniki (np. benzoes i jego homologi, alkohole, estry, kwas octowy, aceton i inne);

  • drażniące gazy (np. dwutlenek i trójtlenek siarki, chlorowodór, fluorowodór itp.);

  • tlenki azotu łącznie z tlenkiem węgla.

Przyjmując taką zasadę obliczeń wentylacji zapewnia się, że stężenia poszczególnych substancji szkodliwych będą znacznie niższe od wartości dopuszczalnych w warunkach, gdyby występowały one pojedynczo.

Przy jednoczesnym wydzielaniu się kilku substancji szkodliwych (z wyjątkiem ww. rozpuszczalników i gazów drażniących), należy obliczyć strumień objętości powietrza nawiewanego dla każdego z nich i przyjąć do doboru urządzeń wentylacji ogólnej wartość maksymalną dla rozcieńczenia jednej z substancji. Oczywiście wtedy stężenia pozostałych substancji w powietrzu pomieszczenia będą niższe od stężeń dopuszczalnych.

W przypadku, gdy głównym zanieczyszczeniem powietrza w pomieszczeniu jest para wodna, a celem wentylacji jest usuwanie zysków pary wodnej (mokre oddziały produkcyjne) i nie dopuszczenie do przekroczenia określonej temperatury i wilgotności powietrza, strumień masy powietrza wentylującego określa zależność


, kg/s (kg/h), (7.3)


a strumień objętości powietrza oblicza się ze wzoru


, m3/s (m3/h), (7.4)


gdzie W – ilość wydzielającej się pary wodnej, kg/s (kg/h);

xu – zawartość wilgoci w powietrzu usuwanym, odpowiadająca obliczeniowej (dopuszczalnej lub optymalnej) temperaturze i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu, g/kg;

xn – zawartość wilgoci w powietrzu nawiewanym, g/kg;

n - gęstość powietrza nawiewanego, kg/m3.

W tym przypadku nie uwzględnia się współczynników skuteczności wentylacji , choć wiadomo, że można by było ograniczyć jego wielkość, gdyż para wodna jest lżejsza od powietrza i gromadzi się w górnej strefie pomieszczenia poza strefą roboczą. Jednak w przypadku usuwania pary wodnej zadaniem wentylacji jest nie tylko stworzenie odpowiednich warunków w strefie pracy, ale obliczenie wilgotności powietrza w całym pomieszczeniu, aby ochronić przed zniszczeniem również budynek (głównie stropodach).

W pomieszczeniach, w których wydziela się para wodna, rozwiązanie zagadnienia wentylacji jest dość skomplikowane, bowiem z reguły wydzielaniu się pary wodnej towarzyszy wydzielanie się ciepła. Przy pewnych ilościowych stosunkach wydzielanego ciepła i pary wodnej powstają trudności, związane z usuwaniem tworzącej się mgły i nadwyżek ciepła.

W tym przypadku obliczanie powietrza wentylującego zależy od stosunku zysków ciepła do zysków wilgoci (tj. od kątowego współczynnika przemiany  (zob. równanie (4.1))).


Obliczanie ilości powietrza, wentylującego na podstawie obciążenia cieplnego


W przypadku , gdy głównym zadaniem wentylacji jest usunięcie zysków ciepła jawnego w pomieszczeniu, strumień masy powietrza wentylującego określa się ze wzoru

, kg/s, (7.5)


a strumień objętości powietrza oblicza się z równania


, m3/s, (7.6)


gdzie Qj – sumaryczna moc ciepła jawnego w pomieszczeniu, kW;

cp = 1,005 kJ/(kgK) – ciepło właściwe powietrza;

n – gęstość powietrza nawiewanego, kg/m3;

tu – temperatura powietrza usuwanego, C (K);

tn – temperatura powietrza nawiewanego, C (K).

Ciepło jawne jest to ciepło, które doprowadzone jest do powietrza i powoduje jego przemianę przy stałej zawartości wilgoci.

Nadmiar ciepła jawnego jest określany jako różnica wszystkich zysków i strat ciepła jawnego

, kW. (7.7)


Nadmiar ciepła jawnego składa się z zysków ciepła wewnętrznych i zewnętrznych.

Wewnętrzne zyski ciepła składają się z ciepła oddawanego przez ludzi, przez silniki i maszyny, przez oświetlenie elektryczne, przez różnego rodzaju urządzenia technologiczne (piece, zyski ciepła od chłodzonej masy materiału).

Zewnętrzne zyski ciepła – zyski ciepła od nasłonecznienia (przez przegrody przezroczyste i nieprzezroczyste)

Mianownik ułamka równania (7.5) i (7.6) jest bardzo istotny, gdyż oznacza ilość ciepła, asymilowanego przez każdy kilogram powietrza wentylującego przy przepływie jego przez pomieszczenie.

Przy obliczeniach wentylacji pomieszczeń z nadmiarem ciepła uważa się, że nadmiar ciepła Qj i przyrost temperatur w strefie pracy jest określony (wiadomy).

Przyrost temperatury w strefie pracy wyznacza się wg Normy PN-78/B-03421, tzn., że w okresie letnim temperatura tsp musi spełniać warunek wg wzoru (5.4)


, C (7.8)


w zależności od obciążenia cieplnego pomieszczenia.

Wartość bezpośrednio nie wchodzi w równania (7.5) (7.6), ale ilość powietrza wentylującego musi być taka, by nadmiar temperatury w strefie pracy nie był większy niż (35)C.

Można ująć zadanie inaczej, a mianowicie – przy jakiej minimalnej wymianie powietrza, lub, co jest równoznaczne, przy jakiej maksymalnej różnicy temperatur można liczyć na utrzymanie zadowalających warunków klimatycznych (lub zadanej temperatury ) w strefie przebywania ludzi tsp.

Więc problem obliczania ogólnej wymiany powietrza przy znanych zyskach ciepła sprowadza się do znalezienia temperatury powietrza usuwanego . Oczywiście, że w tym przypadku należy znać zależność miedzy temperaturą powietrza usuwanego i temperaturą powietrza w strefie pracy , ponieważ celem obliczenia jest zapewnienie zadanych warunków w strefie przebywania ludzi, a nie w powietrzu usuwanym.

Przeprowadzone w tym celu doświadczalne badania wykazały, że miedzy i istnieje zależność bezpośrednia, a mianowicie: ze wzrostem odpowiednio wzrasta , jednak tempo ich zmian jest różne.

Zależność między i ustala się różnymi sposobami.

W przypadku, gdy otwory wywiewne są rozmieszczone w strefie pracy, temperaturę powietrza wywiewanego przyjmuje się równą temperaturze powietrza w strefie przebywania ludzi


(rys. 7.2).


Jeśli w pomieszczeniu występuje różnica temperatur miedzy powietrzem strefy górnej i strefy pracy, a powietrze usuwane jest ze strefy górnej, tzn. temperatura powietrza wywiewanego jest wyższa od temperatury w strefie pracy , to w obliczeniach bilansu powietrza należy uwzględnić gradient temperatur (rys. 7.3).

W tym przypadku zakłada się, że przyrost temperatury wzdłuż wysokości pomieszczenia (powyżej strefy przebywania ludzi) jest równomierny. Temperaturę powietrza usuwanego oblicza się wtedy ze wzoru


, C (7.9)


gdzie  - przyrost temperatury powietrza między strefą przebywania ludzi i otworem wywiewnym, C;

- gradient temperatur w pionie, C/m;

h – wysokość od podłogi do środka otworów wywiewnych, m;

hsp = 2,0 m – wysokość strefy pracy, m.

W tabl. 7.2 podano orientacyjne wartości  w zależności od jednostkowego obciążenia cieplnego pomieszczenia

N
Tablica 7.2
Wartości 

, W/m3

, C

do 12

1,53,5

do 25

2,04,5

do 45

2,55,5

do 70

3,07,0

ponad 70

do 10



adzwyczaj prosty sposób metody gradientowej zapewnił jego długą żywotność, mimo oczywistej wady, którą jest duża rozpiętość wartości gradientu temperatur (od 0,2 do 2,0 C/m) prowadząca do dowolnego wyboru wartości , oprócz tego w różnych punktach pomieszczenia wartość może być istotnie różna.

Dlatego dla pomieszczeń, charakteryzujących się dużym jednostkowym obciążeniem cieplnym, opracowano inny sposób określenia temperatury powietrza wywiewanego .

Jeśli podzielić mianownik i licznik ułamka ze wzoru (7.5) przez wartość , to równanie do obliczenia ilości powietrza wentylującego może być przedstawione w następującej postaci

, kg/s, (7.10)

gdzie - sympleks temperaturowy, równy

, (7.11)

Tutaj wartość można rozpatrywać jako pewny współczynnik, określający część łącznego ciepła, wydzielonego w pomieszczeniu, która wpływa na wzrost temperatury powietrza w strefie pracy i ustala .

Temperatura powietrza usuwanego w strefie górnej określa się ze wzoru

, C (7.12)

Jeśli cześć powietrza w pomieszczeniu usuwana jest ze strefy pracy (na przykład przez odciągi miejscowy), to równanie (7.10) do obliczenia strumieni masy powietrza wentylującego (nawiewanego) przyjmuję postać

, kg/s, (kg/h), (7.13)

gdzie Gsp – ilość powietrza, usuwanego ze strefy pracy, kg/s, (kg/h).

Zwykle wartości przedstawiają się w podręcznikach i poradnikach w postaci zależności od stosunku powierzchni zajmowanej przez źródła wydzielania się ciepła do ogólnej powierzchni pomieszczenia F (tabl. 7.3)


Tablica 7.3


Wartości współczynnika





0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

>0,65



0,3

0,5

0,65

0,75

0,8

0,9

1,0



Czasami określenie współczynnika nastręcza trudności. Poza tym wartość sympleksu temperaturowego zależna jest nie tylko od stosunku powierzchni ale i innych dodatkowych czynników, takich jak:

  • wysokość budynku;

  • sposób nawiewania powietrza, poziom rozmieszczenia nawiewników i ich typ (rys. 7.3, 7.5);

  • powierzchni otworów nawiewnych i wywiewnych (w przypadku zastosowania aeracji);

  • moc cieplna i poziom usytuowania źródeł ciepła;

  • istnienie odciągów miejscowych i ilości powietrza odciąganego (rys. 7.3, 7.4).

Na drodze doświadczalnej ustalono, że wielkość sympleksu jest mniej więcej stała dla danego rodzaju procesu. Wartości dla pomieszczeń walcowni, kuźni i odlewni można przyjmować z tablicy 7.4.

Tablica 7.4

Wartości współczynnika , określone doświadczalne dla różnych „gorących” pomieszczeń przemysłowych

Walcownia

Oddział

Hala pieców

Hala walców

Zgniatacze bloków

0,250,30

0,350,40

Zgniatacze profilów grubych

0,250,30

0,400,45

Zgniatacze profilów cienkich

0,250,30

0,300,35

Walcownia

0,200,25

0,350,40

Walcownia rur

0,200,25

0,250,30

Kuźnia

Oddział

Kuźnia średnia

Kuźnia lekka

Piece

0,36

0,40

Hala wspólna pieców kuźni

0,28

0,33

Kuźnia

0,380,42

0,280,30

Piece do wyżarzania

0,470,52

-

Odlewnia

Oddział

Odlewnia kokilowa


Odlewnia części maszyn

Odlewnia członów grzejników i kształtek

Kopulaki

0,400,45

0,400,45

0,400,45

Piece elektryczne

0,400,42

0,400,42

0,400,42

Odlewnia właściwa

0,400,45

0,310,35

0,500,54

Suszarnia form

-

0,400,45

0,650,7-

Piece do wyżarzania

0,300,35

0,300,35

0,300,35



  1. Bibliografia




  1. Edward Przydróżny, Marcin Sompoliński, Sylwia Szczęśniak, Miejscowa wentylacja naturalna hal przemysłowych, Rynek Instalacyjny styczeń/luty 2007, s. 70-73

  2. Edward Przydróżny, Marcin Sompoliński, Sylwia Szczęśniak, Wentylacja hal przemysłowych ze skupionymi źródłami ciepła, Instal 12/2006, s. 36-38

  3. Bogdan Mizieliński, Anna Bogdan, Wentylacja hybrydowa – przegląd stosowanych rozwiązań, Inżynier Budownictwa 12/2007 , s. 62-65

  4. Bogdan Mizieliński, Anna Chojnacka, Wentylacja mechaniczna jako element wentylacji hybrydowej, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja nr 4/2005, s. 26-29

  5. Bogdan Mizieliński, Anna Chojnacka, Wentylacja naturalna w systemie hybrydowym, , Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja nr 6/2004, s. 27-31

  6. Tadeusz Szymański, Wiktor Wasiluk, Systemy wentylacji przemysłowej, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2000 r.

  7. Tadeusz Szymański, Wiktor Wasiluk, Wentylacja użytkowa: poradnik, Gdańsk IPPU Masta, 1999

  8. Siergiej Anisimov, Materiały do wykładu z Wentylacji Politechniki Wrocławskiej, 2007




Michał Dobrzycki, Numer Indeksu : 124196 Strona


1   2   3   4   5

Powiązany:

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconProjekt y archon+ z wentylacją mechaniczną Nowoczesna wentylacja mechaniczna

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconPodczas IV forum Pomp Ciepła Junkers zaprezentował nowoczesne technologie pozyskujące energię ze źródeł odnawialnych. Pompy ciepła Junkers to jedne z najnowocześniejszych pomp ciepła w Europie

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconZamiejscowy Ośrodek Dydaktyczny w Wałczu Podstawowe informacje o przedmiocie polityka przemysłowa dr Arkadiusz Świadek polityka przemysłowa

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconW podanym przykładzie zastosowano pompę ciepła z dolnym źródłem ciepła w postaci odwiertów stu­

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconStraty ciepła w budynkach definicja strat ciepła

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconPompy ciepła Dimplex na każdą okazję Dimplex posiada największy wybór pomp ciepła

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconInformacja o strukturze paliw zużywanych do wytwarzania ciepła sprzedawanego przez zec s. A. oraz wpływie wytwarzania tego ciepła na środowisko, w sezonie

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconPompa ciepła daikin pompa ciepła = Wykorzystanie klimatyzatorów do ogrzewania

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconKwiaty nie zakwitną bez ciepła słońca. Ludzie nie mogą stać się ludźmi bez ciepła przyjaźni. Tak jak rozwój rośliny uzależniony jest od korzystnego klimatu

Wentylacja przemysłowa hal z dużymi zyskami ciepła iconWentylacja lokali

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom