Механическая вентиляция. Система эжекторной естественной вентиляции зданий Что такое эжектор в вентиляции
Искусственная (механическая) вентиляция. Кондиционирование воздуха. Аварийная вентиляция. Назначение и устройство эжектора.
Читайте также:
|
В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»
Вентиляция – обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне при средней необеспеченности 400ч/г-при круглосуточной работе и 300 ч/г- при односменной работе в дневное время. При искусственной вентиляции воздух перемещается с помощью механических устройств (вентиляторов, эжекторов при агрессивной среде и др.).
При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми и центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее - охлаждается, очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов).
Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; вводимый в помещение воздух подвергается предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывается оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливаются вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращается их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.
К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и его эксплуатации, необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.
В зависимости от назначения вентиляция бывает приточная (для подачи воздуха), вытяжная (для удаления воздуха) или приточно-вытяжная (одновременно для подачи и удаления воздуха) и системы с рециркуляцией, а по месту действия - общеобменная, местная и комбинированная. Также системы механической вентиляции бывают смешанные, аварийные и системы кондиционирования.
Приточная система – производится забор воздуха извне через вентилятор, воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами и заслонками, устанавливаемых в ответвлениях.В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого загрязненный воздух вытесняется через двери, окна, фонари или щели строительных конструкций. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.
Вытяжная вентиляция удаляет загрязненный воздух из всего объема помещения. Перегретый и загрязненный воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Чистый воздух подсасывается через двери, окна, фонари или щели строительных конструкций. При этом в помещении создается пониженное давление, и чистый воздух для замещения удаленного подсасывается извне через двери, окна, щели строительных конструкций. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, когда загрязненный воздух данного помещения не должен попадать в соседние.
Приточно-вытяжная общеобменная система имеет две отдельные системы: через одну подается чистый воздух, через другую удаляется загрязненный.
При общеобменной вентиляции смена воздуха происходит во всем объеме помещения. Общеобменная вентиляции справляется только с тепловыделениями, когда нет примесей вредностей. Если при производстве выделяются газы, пары и пыль применяют смешанную вентиляцию – общеобменная плюс местные отсосы.
Местная вентиляция может быть приточной или вытяжной. Вытяжную вентиляцию устанавливают тогда, когда необходимо улавливать загрязнения непосредственно с мест возникновения; воздух забирается через воздухоприемники, которые могут быть выполнены в виде: вытяжного шкафа, вытяжного зонта, бортовых отсосов, которык устраиваются непосредственно у мест выделения вредностей. Местная приточная вентиляция подает чистый воздух на рабочее место, создавая благоприятную метеорологическую установку (воздушные души, завесы, оазисы).
Кондиционирование – процесс создания и автоматического поддержания оптимальных параметров воздушной среды в производственных помещениях. Для обеспечения кондиционирования используются специальные установки – кондиционеры (местные и центральные). Кондиционер с заданными условиями нагревает или увлажняет подаваемый воздух, осушает или охлаждают его, если нужно озонирует.
Аварийную вентиляцию для помещений, в которых возможно внезапное поступление большого количества вредных или горючих газов, паров или аэрозолей, следует предусматривать в соответствии с требованиями технологической части проекта, учитывая несовместимость по времени аварии технологического и вентиляционного оборудования.
Для аварийной вентиляции следует использовать:
а) основные системы общеобменной вентиляции с резервными вентиляторами, а также системы местных отсосов с резервными вентиляторами, обеспечивающие расход воздуха, необходимый для аварийной вентиляции;
б) системы, указанные в подпункте «а», и дополнительно системы аварийной вентиляции на недостающий расход воздуха;
в) только системы аварийной вентиляции, если использование основных систем невозможно или нецелесообразно.
Эжектор – это устройство для отсасывания (при значительном разрежении) жидкостей, газов за счет передачи кинетической энергии от рабочей среды (что двигается) к всасывающей. Если температура, категория и группа взрывоопасной смеси горючих газов, паров, аэрозолей, пыли с воздухом не соответствуют техническим условиям на взрывозащищенные вентиляторы, то следует предусматривать эжекторные установки. В системах с эжекторными установками следует предусматривать вентиляторы, воздуходувки или компрессоры в обычном исполнении, если они работают на наружном воздухе.
Действие эжектора основывается на разрежении, которое создается в нем струей другой жидкости или газа, который быстро двигается. Эжектор состоит из рабочего сопла (насадки), приемной камеры, камеры смешивания и диффузора.
Поток рабочей среды поступает из сопла в приемную камеру эжектора с большой скоростью, за счет вакуума, который образуется, захватывает за собой среду низкого давления. В камере смешивания происходит выравнивание скоростей (давлению) потоков сред. Затем смешанный поток следует в диффузор, где происходит превращение его кинетической энергии в потенциальную энергию и скоростного напора в статический, под действием которого осуществляется последующее перемещение смеси.
Эжекторное оборудование можно условно разделить на три вида в зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих сред: газовые эжекторы, жидкостные эжекторы
и эжекторы многоцелевого назначения.
Для покрасочной камеры очень важным является микроклимат внутри бокса. Чтобы специалисту можно было комфортно работать, а краска без проблем ложилась на поверхность, требуется установить такую систему, которая сможет удалять отработанные потоки воздуха из помещения и направлять их в выходные каналы. Суть работы эжектора заключается в том, что чистый воздух, подаваемый вентиляционную камеру, перемешивается с взрывоопасными парами и вредными примесями. В результате смена отработанного воздуха выполняется намного быстрее.
Устройство эжекторов
Чтобы понимать устройство эжекторов, следует разобраться в том, как происходит удаление уже отработанного воздуха в покрасочном боксе. Для максимально эффективного удаления отработанного потока воздуха, используются эжекторные установки. Конструкция изготовляется из листовой стали, толщина материала составляет 1,2 мм. Монтаж выполняется при помощи сварки, хотя использоваться могут и разъемные устройства.
Что касается отдельных элементов, то выделить можно следующее:
- Есть сопло, которое предназначено для преобразование потенциальной энергии потока в кинетическую. На практике это нужно для создания высокоскоростной струи.
- Пассивный воздушный поток засасывается за счет создания вакуума. Отработанный воздух попадает в приемную камеру.
- Рабочая камера эжектора нужно для смешения активного и пассивного потока, где присутствуют вредные примеси и опасные для человека газы. В результате энергообмена получается один поток с одинаковым по силе напором.
- Поток попадает в диффузор, где происходит одновременное снижение скорости и увеличение давления.
Принцип работы
Зависит от многих составляющих - от герметичности камеры в целом, от фильтров, за чистотой которых нужно следить, от вентиляторов. Но все перечисленные элементы будут бесполезными, если эжектор не будет работать так, как это нужно. Все держится на потоке рабочей среды, который поступает в приемную камеру с большой скоростью. Благодаря такой высокой скорости потока, создается вакуум, затягивающий отработанный воздух.
Дальнейшее действие механизма было описано при разборе составных частей эжектора. В камере смешивания сталкиваются два потока, один из которых содержит вредные примеси. После этого поток попадает в диффузор и уходит по вытяжным каналам.
Особенности установки
Основная проблема при установке системы вентиляции, и эжекторов в частности, не в самом процессе монтажа, а в грамотных расчетах. Покрасочную камеру нужно грамотно проектировать, чтобы установленная система вентиляции справлялась с поставленной нагрузкой. Признаком правильной проектировки является превышение объемов поступающего чистого воздуха в сравнении с потоками, уходящими через вытяжные отверстия.
В процессе проектирование нужно понять, каким будет воздушный обмен. На этот показатель влияет и размеры покрасочного бокса, и количество одновременно работающего персонала. По итогу специалист выведет значение кратности обмена, то есть, количество полной смены объемов воздуха за определенное время. При выполнении покраски больших изделий, как того же автомобиля, нужно придерживаться показателя кратности в сто раз.
Также потребуется грамотно провести выполнение расчетов сечений воздуховодов. Учитывая необходимость работы с воздушными потоками, имеющими взрывоопасные примеси, нужно устанавливать воздуховоды из жароустойчивых материалов.
Специфика обслуживания
Обслуживание эжекторов выполняется в комплексе, вместе с обслуживанием всей системы вентиляции в целом. Под обслуживанием принято понимать регулярный осмотр фильтров, которые забиваются частицами пыли и остатками краски. Чистка фильтров выполняется каждые 250 часов работы, но только один раз. По истечение 500 рабочих часов фильтр заменяется на новый.
Что касается эжекторов, то они тоже подлежать очистке. Наиболее подвержен загрязнению именно диффузор. Для его очистки принято использовать небольшой пластиковый стержень. При обслуживании эжектора нельзя использовать предметы с острыми кромками. Они могут повредить поверхность диффузора, нарушив его герметичность.
Про необходимость выбора качественной эжекторной установки нужно знать, что от ее работы полностью зависит и качество окраски поверхностей. Недостатки системы отразятся на качестве выполняемых работ. Если нет возможности самостоятельно проконтролировать качество элементов и правильность их установки, то следует обратиться за услугами в сертифицированные компании, которые специализируются в этой сфере - таким образом можно получить гарантию того, что все работы будут произведены правильно.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЖЕКТОРНОГО ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ
М. М. АЧАПКИН, кандидат технических наук
Общеизвестно, что с точки зрения технико-экономических показателей для обеспечения оптимальных микроклиматических условий в животноводческих помещениях наиболее приемлемыми являются системы вентиляции с регулируемым в зависимости от изменения внешних метеорологических условий воздухообменом. Однако процесс регулирования воздухообмена с учетом конструктивной особенности традиционных систем вентиляции является сложнейшей инженерной задачей.
Решение данной задачи значительно упрощается при использовании систем вентиляции для подачи приточного воздуха сосредоточенными струями в верхнюю зону помещения. При этом в качестве аппарата регулирования применяется эжекторный воздухораспределитель (ЭВ), представляющий собой простейший эжектор низкого давления в комплекте с приточной шахтой (рис. 1). Движущей силой процесса регулирования приточного воздуха явля-
Р и с. 1. Принципиальная схема работы эжектор ного воздухораспределителя: 1 - сопло; 2 - отверстие для подсасываемого воздуха; 3 - камера смешения; 4 - приточная шахта;
5 - дроссельный клапан
ется энергия воздушного потока, выходящего из сопла.
Сущность расчета любого инженерно-технического средства, в том числе и ЭВ, заключается, как известно, в определении его геометрических характеристик для обеспечения требуемых параметров обрабатываемой среды в зависимости от заданных. В нашем случае в соответствии с теорией развития струй в замкнутом пространстве заданными являются параметры приточного воздуха на выходе из камеры смешения. Таким образом, зная требуемый расход воздуха на выходе из ЭВ и площадь поперечного сечения животноводческого помещения, по формуле, представленной в , можно определить диаметр камеры смешения (приточного патрубка ЭВ) ¿3:
где г^р об - максимально допустимая
скорость обратного потока воздуха, м/с;
Lc - секундный расход воздуха, м3/с;
площадь поперечного сечения помещения, м2.
Известно, что в эжекторах движения подсасываемого потока перемещение потоков в смесительной камере, а также их перемешивание происходят за счет кинетической энергии потока рабочей струи, вытекающей из сопла . Следовательно, для нормальной работы ЭВ нужно создать на выходе из сопла такое скоростное давление Р\у 12/2, величина которого - была бы
равна (или превышала) сумме требуемого скоростного давления подсасываемого потока, скоростного давления на
© М. М. Ачапкин, 2001
выходе из камеры смешения, потерь давления во всасывающих воздуховодах ДР2 и в камере смешения ДР3,
Р3У3 2/2 + Ар2 + Ар3,
где у2, уз - скорость воздуха в характерных сечениях ЭВ, м/с;
Яь Я2> Ръ - плотность воздуха в
характерных сечениях, кг/м3.
Задаваясь условием равенства плотностей воздуха в характерных сечениях ЭВ (р\ - Р2 - Рз) и учитывая, что количество воздуха на выходе из камеры смешения должно быть равным
количеству воздуха на выходе из сопла Ь\ и на плоскости всасывания 1^2 з = А + ^2) > путем несложных преобразований можно получить ориентировочное значение скорости воздуха на выходе из_сопла:
Принимая живое сечение подсасываемого потока воздуха /2 = ^з ~ и выражая значения расходов в характерных сечениях через соответствующие скорости и их площади, найдем:
В соответствии с полученными данными по теории смешения потоков уточняются скорость воздуха в характерных сечениях и по общеизвестным формулам рассчитываются аэродинамические характеристики ЭВ, в том числе потери давления во всасывающих воз-духоотводах ДР2 и в камере смешения ДР3.
Следует отметить, что значение оптимальной длины камеры смешения для инженерных расчетов удобнее определять по полученному нами на основании экспериментальных исследований графику зависимости степени стеснения струи и параметра длины камеры смешения ПРИ Раз~
личных значениях коэффициента подмешивания установки (3, представленного на рис. 2.
0,5 1,01,5 2,0 2,53,03,54,04,5 5,0 5,5
Рис. 2. График натуральных значений х\ и *2 при различных значениях коэффициента
подмешивания
Если результатами расчетов подтверждается с учетом запаса давления порядка 10... 15 % выражение (2), то расчет ЭВ можно считать законченным.
Процесс регулирования воздухообмена осуществляется изменением количества подсасываемого потока в за~ висимости от значений температуры наружного воздуха с помощью дроссельного клапана приточной шахты.
В соответствии с вышеизложенным сущность методики расчета ЭВ заключается в следующем:
Определяется требуемый воздухообмен при характерных значениях температуры наружного воздуха от ¿„ах до
т1П и по формуле /3 = Ь\ рассчиты-
вается требуемый коэффициент подмешивания установки;
По формуле (1) определяется диаметр камеры смешения (приточного патрубка) для случая максимальной производительности установки по воз-Духу;
Определяются геометрические и аэродинамические характеристики потоков в характерных сечениях ЭВ. При этом расход воздуха на выходе из сопла принимается равным требуемому воздухообмену при
Рассчитывается процесс регулирования воздухообмена в зависимости от значений наружной температуры в пределах от ¿„ах до
оборудование для приготовления
воздуха и его подачи подбирается по обеспечения требуемого воздухообмена
общепринятой методике из условия при
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бахарев В. А., Трояновский В. Н. Основы 2. Каменев П. Н. Отопление и вентиляция:
проектирования и расчета отопления и вентиля- В 2 ч. 4. 2. Вентиляция. М.: Стройиздат, 1966.
ции с сосредоточенным выпуском воздуха. М.: 480 с. Профиздат, 1958. 216 с.
Поступила 25.12.2000.
ВЫБОР РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ
А. М. КАРПОВ, кандидат технических наук,
Т. В. ВАСИЛЬКИНА, кандидат математических наук,
Д. А. КАРПОВ, инженер,
А. В. КОЗИН, инженер
Известно, что все сельскохозяйственные операции выполняются машинно-тракторными агрегатами (МТА), представляющими собой сочетание энергетической части, передающего механизма и рабочей машины.
Каждый инженер знает, насколько бывает трудно правильно подобрать энергетическое средство и рабочую (или рабочие) машину, чтобы получить высокое качество, максимальную производительность, наименьший удельный расход и наибольшее значение коэффициента использования силы тяги на крюке, т. е. максимально использовать тягово-сцепные свойства того или иного энергетического средства.
Длительное время такие расчеты производились вручную, что требовало хороших инженерных знаний и значительного времени.
Специалистам приходилось комплектовать МТА, исходя из опыта предшествующего поколения или пользуясь справочными данными. А если расчеты и производились, то по упрощенной
схеме, которую можно представить в следующем виде:
Устанавливается диапазон возможного скоростного режима (для данной рабочей машины);
Определяется величина тягового усилия на выбранных скоростях для данных условий;
Рассчитывается максимальная ширина захвата агрегата на выбранных передачах;
Определяется число машин (или корпусов плугов), исходя из ширины захвата машины (или корпуса плуга);
Находится рабочее сопротивление;
Вычисляется степень загрузки трактора по тяговому усилию.
Отметим, что величина максимальной часовой производительности не определяется и тем более ее проверка в производственных условиях не производится. Такой расчет не мог не привести к ошибочному решению. В решена задача по выбору оптимального энергетического средства по наименьшей энергоемкости. На кафедре мо-
© А. М. Карпов, Т. В. Василькина, Д. А. Карпов, А. В. Козин, 2001
Описание:
Естественно-механические системы вентиляции эжекторного типа являются универсальным решением для жилых зданий, обеспечивая требуемый воздухообмен в квартирах вне зависимости от погодных условий в любое время года. В публикуемой статье приводятся данные по расчету и конструированию эжекторных установок для таких систем.
Опыт проектирования естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками
Расчет эжекторных вытяжных вентиляционных установок низкого давления с дефлекторами
За основу методики расчета эжекторных установок приняты формулы для эжекторных систем аварийной вентиляции, приведенные в справочнике С. А. Рысина . Согласно табл. 1 для зданий выше 12 этажей следует применять установки с двумя дефлекторами и одним вентилятором на 1 секцию.
На рис. 2 приведена схема вентиляции с двумя дефлекторами. Показанные на рисунке глушители перед осевым вентилятором могут быть отменены при хорошей шумовой характеристике вентилятора. В качестве выпрямителя потока после вентилятора целесообразно устанавливать круглые шумоглушители с центральной пластиной длиной 1 000 мм (поставка «Венткомплект-Н»).
Следует отметить на рис. 1 три размера L 1 , L 2 и L 3 , которые следует соблюдать, а именно:
– длина L 1 принимается не менее 1,0 м для исключения обратных потоков воздуха;
– длина L 2 определяется расчетом и должна быть не менее начального участка струи первичного воздуха до полного ее распада перед срезом нижнего диска дефлектора.
Длина (L 2) участка смешения двух потоков воздуха в стволе дефлектора (D 3) определена по формуле для стесненной транзитной струи :
L 2 = 1,785 х D 3 – 1,9 x D 2(СОПЛА) .
Полученные значения L 2 равны 0,8–1,0–1,1–1,2 м для соответствующих диаметров дефлекторов: Ø630–800–900–1 000.
Конструктивная высота шахт-дефлекторов превышает указанные расстояния. Важным параметром, как представляется, может быть относительный диаметр D (L2) смешанной струи на расстоянии L 2 от среза сопла перед выходом из дефлектора. Эти величины определены также по формуле в книге В. Ф. Дроздова , для стесненной транзитной струи: D (L2) = D 2(СОПЛА) х (1 + 7,52 x a x L2 / D 2(СОПЛА)), м, где а – опытный коэффициент турбулентности, равный 0,08.
Полученные значения D (L2) равны 0,64–0,82–0,93–1,0 м, т. е. соответствуют диаметрам ствола дефлекторов 630–800–900–1 000 мм, и, вероятно, это будет способствовать уменьшению потерь на выходе в атмосферу.
В 22-этажной секции (в доме К-4 на Мичуринском проспекте) в марте 2008 года были выполнены замеры расходов и скоростей воздуха в венткамере с целью сравнения их с проектными параметрами.
С учетом полученных результатов можно сделать выводы о том, что:
1. При наружной температуре 5 °С и температуре на чердаке 13 °С система работала удовлетворительно в естественном режиме. На рис. 3 указаны результаты замеров и проектные величины, которые практически совпадают (проектный расход на секцию L 3 = 11 000 м 3 /ч, по 500 м 3 /ч на этаж). Выявилась допустимость скоростей в стволе дефлектора V 3 = 2,7 м/с и в кольцевом сечении ствола V 2 = 3,2 м/с. Определилась часть естественной вытяжки через неработающий осевой вентилятор ~15 % от расчетной. Подтвердилась работоспособность системы в естественном режиме при расчетной t НАР = 5 °С.
2. Замеры при включенном вентиляторе показаны на рис. 4:
– производительность вентилятора (13 300 м 3 /ч) превысила принятую по характеристике в 2 раза, и на 20 % увеличился расчетный расход на секцию. Можно предположить, что осевой вентилятор работал совместно с гравитационным напором, который для секции высотой 82 м до дефлектора равен около 50 Па. Следует иметь в виду эти результаты и предусматривать регуляторы скорости вентиляторов для приведения его характеристики в заданный режим;
– большие скорости на выходе из сопла (26,4 м/с) не способствовали повышению коэффициента эжекции, а наоборот, он был b = 0,28 вместо проектного b = 0,80, вероятно, из-за большой скорости на выходе из дефлектора и торможения эжекции в стволе шахты;
– однако выявилась еще одна разновидность «гибридной вентиляции» при подаче полного объема вытяжки, но с повышенным расходом электроэнергии.
3. На рис. 5 показаны результаты замеров, которые были получены путем искусственного дросселирования входного конфузора вентилятора до 35 % его открытого сечения и при этом:
– производительность вентилятора была снижена до проектной, и все другие величины также приблизились к заданным, в том числе основной показатель – коэффициент эжекции b = 0,77–0,8.
Полученные результаты замеров подтвердили основное:
– предположение о возможности использования расчетных формул, которые приняты применительно к системам аварийной вентиляции эжекторного типа;
– возможность принятой конструкции вытяжного устройства удовлетворительно работать в двух режимах – естественном и механическом.
4. Было сделано 2 замера на вытяжных диффузорах вентблоков кухонь 22-го и 1-го этажей при открытых сечениях Ø120 мм и получены расходы воздуха:
– на 22-м этаже L = 83 м 3 /ч при V = 2,14 м/с;
– на 1-м этаже:
а) L = 50 м 3 /ч, V = 1,28 м/с при закрытых окнах и входной двери;
б) L = 94 м 3 /ч, V = 2,37 м/с при открытой двери в коридор.
При установке диффузоров (типа ДПУ-М125) на место объемы вытяжки должны будут равны ≈ 60 м 3 /ч при D Р = 3,0–4,0 Па.
Выводы
1. Предложенная естественно-механическая система вытяжной вентиляции эжекторного типа является универсальным решением для жилых зданий массового строительства, а также позволяет просто выполнить реконструкцию большого количества существующих зданий с теплыми чердаками.
2. Приведенные в настоящей статье данные по расчету и конструированию эжекторных установок проверены натурными замерами и являются достаточными для проектирования таких систем вентиляции в зданиях с теплыми чердаками.
3. Данные системы вентиляции малозатратны и экономичны в эксплуатации по расходу электроэнергии.
В разработке проектов жилых зданий с естественно-механической вентиляцией участвовали инженеры Мастерской № 11, ГУП «Моспроект-2 им. М. В. Посохина»: А. Е. Савенков, главный специалист; Н. Г. Денисова, начальник группы; А. В. Медунов, ведущий инженер.
