Охорона праці - Москальова В.М - Як проводиться розрахунок повітропроводів, вибір вентиляторів і електродвигунів?

Після визначення необхідної кількості обмінного повітря вибирається схема повітропроводів з розташуванням вентиляційного обладнання. Визначаються конструктивні розміри повітропроводів і втрати тиску повітря в них.

Розрахунок починається з найдовшої і найбільш навантаженої гілки розгалуження, а в ній — з самої далекої ділянки. При розрахунку необхідно дотримуватись умови, за якої швидкість повітря на ділянках повинна більш-менш плавно зростати по міру наближення до вентилятора. Тиск витрачається на лінійні та місцеві опори. Втрати тиску в послідовно розташованих ділянках складаються.

У випадку розгалуженої схеми повітропроводів, визначивши втрати тиску повітря в одній гілці, розраховують в другій. Якщо різниця втрат тиску в гілках перевищує 10 %, тоді на одній з них потрібно змінити переріз однієї чи декількох ділянок. Втрати тиску повітря в опустах та паралельних ним ділянках мають бути по змозі рівними.

Необхідність дотримання рівності втрат тиску в паралельних ділянках пояснюється тим, що повітря виходить з точки розгалуження на кожну з них з одним і тим же тиском. Якщо, наприклад, тиск в якомусь з опустів при розрахунку не витрачатиметься повністю, це означає, що по цій гілці повітропроводу повітря піде більше, ніж потрібно згідно з розрахунком. Навпаки, коли тиск при розрахунку перевитрачатиметься, повітря через опуст піде менше потрібного.

Якщо нев’язка щодо втрат тиску перевищує 10 %, змінюють площу перерізу опустів. Перерахунок витрат повітря X і діаметра повітропроводу сі з метою пов’язування втрат тиску у двох порівнюваних ділянках проводиться за формулами:

У тих випадках, коли при наявності надлишку тиску зміною перерізу опусту не вдається досягнути бажаного результату, можна цей надлишок погасити за допомогою засувки або дросель - клапана, визначивши розрахунком рівень їх відкриття.

За методом питомих втрат, втрати тиску визначаються за формулою:

Де Р",*п - питомі втрати тиску на тертя повітряного потоку на 1 лінійний метр довжини і- ї ділянки повітропроводу; Н/м2; /,- довжина ь-’і ділянки повітропроводу, м; 2, - втрати тиску на місцеві опори на ділянці, Н/м2:

де £ - коефіцієнт місцевого опору (скорочено КМО).

Значення КМО елементів повітропроводів (коліна, припливного отвору, трійника та ін.) визначаються дослідним шляхом і подаються у довідниках у готовому вигляді;

рд - динамічний тиск, Н/м2 (р^-ро 12).

Аеродинамічний розрахунок повітропроводів виконується за допомогою таблиць або номограм. В них пов’язуються величини Д сі, ртер, V, р() (див. номограму на рис. 5.7).

Знаючи витрати повітря Ь та задаючись його швидкістю и за номограмою (або таблицею) знаходять діаметр повітропроводу сі, питомі втрати тиску на тертя р„,ер та динамічний тиск рд. Таблиці та номограми складені для сталевих повітропроводів круглого перерізу. Якщо застосовуються повітропроводи з інших матеріалів чи іншої форми перерізу, необхідно робити відповідні перерахунки.

При розрахунку систем механічної вентиляції швидкості повітря, м/с, приймають такими:

Підрахувавши лінійні і місцеві втрати тиску повітря для кожної ділянки, сумують їх і отримують загальні (повні) втрати.

Як вибрати вентилятор?

Технічними показниками ефективності роботи вентилятора є:

1) кількість повітря, що переміщується за одиницю часу (або продуктивність) L, м/год;

2) повний тиск, Н/м2;

3) діаметр колеса d& дм;

4) число обертів колеса за хвилину п, об/хв;

5) коефіцієнт корисної дії (КК Д);/;

6) потужність, що споживається, N, кВт.

Промисловістю випускаються різні типи осьових і відцентрових вентиляторів різних розмірів (номерів). Номер вентилятора показує розмір діаметра робочого колеса в дециметрах. При виборі типу і номера вентилятора необхідно надавати перевагу тому вентилятору, у якого найбільший ККД відносно невелика окружна швидкість колеса, а число обертів дозволяє здійснити сполучення з електродвигуном на одному валу.

Для будь-якого вентилятора І, р і знаходяться у прямій залежності від числа обертів колеса. Вибір осьових вентиляторів виконують за графіками та таблицями, а відцентрових-за аеродинамічними характеристиками. Ці характеристики виражають у графічній формі залежність між І, р, п, // і М(рис. 5.7).

Для вибору вентилятора необхідно знати потрібну продуктивність і„ і тиск р. Продуктивність приймається з урахуванням витоків чи підсмоктування повітря в повітропроводах:

Рис.1.7. Номограма для розрахунку круглих сталевих повітропроводів

Коефіцієнт к для сталевих, азбоцементних та пластикових повітропроводів довжиною до 50 м приймають І, І, а в інших випадках -1,15.

На графіки, які зображають робочі характеристики вентиляторів різних марок та типорозмірів, наноситься точка, що відповідає потрібним значенням продуктивності і тиску для даної вентиляційної системи, а потім вибирається типорозмір вентилятора, який працює на заданому режимі з найбільшим ККД та встановлюється робоче число обертів ротора вентилятора. Якщо ця точка не потрапляє на криву стандартного числа обертів, тоді слід вибирати найближче, переважно більше, число обертів або інтерполяцією визначити точне число обертів з наступною підстройкою приводного механізму вентилятора на ці оберти.

Як вибрати електродвигун?

Необхідна потужність на валу електродвигуна визначається за формулою:

де Ьв - продуктивність вентилятора, м3/год; р—тиск, що створюється вентилятором, Н/м2; Це, Цп - ККД відповідно вентилятора і передачі.

Установча потужність електродвигуна Ыу визначається з урахуванням коефіцієнта запасу: Иу= к3 • N. кВт. Значення кл приймають залежно від потужності на валу і типу вентилятора.

Між робочими характеристиками вентилятора: продуктивністю £", числом обертів п, тиском р, що утворює вентилятор, та потужністю N. що він споживає, існують обумовлені подібністю потоків повітря на різних режимах роботи вентилятора залежності:

а також залежності між робочими характеристиками вентилятора і діаметром ротора сі:

Ці залежності можна використовувати для розрахунку робочих характеристик вентилятора при зміні продуктивності, тиску або швидкості обертання ротора, а також при зміні діаметра ротора (у межах 0,95+1,05 ф. Таким чином, роботу витяжного пристрою можна регулювати найбільш економічним способом - зміною режиму роботи вентилятора.

Приклад розрахунку місцевої вентиляційної установки.

Приклад 1. Вибрати вентилятор та електродвигун для місцевої витяжної вентиляційної установки при необхідній кількості аспіраційного повітря Ь = 3000 м/год при температурі +20°С відповідно до наведеної схеми вентиляції (рис. 1.) з трьома однаковими витяжними пристроями. Повітропроводи сталеві круглого перерізу. В схемі присутня уловлювальна камера.

Рис. 5.8. Схема витяжної вентиляції для розрахунку: 1+6 - номера ділянок вентиляційної мережі; І - довжина ділянок, м; d-діаметр ділянки повітропроводу, дм; L - кількість повітря, що протікає через ділянку, м3/год