22.4 Искусственная вентиляция

Искусственная вентиляция осуществляется за счет механического побуждения движения воздуха, в качестве источников которого могут применяться вентиляторы, эжекторы или энергия сжатого воздуха.

Преимуществом искусственной вентиляции, по сравнению с естественной, является возможность обработки воздуха (подогрев, увлажнение или осушение, очистка от примесей), подачи постоянного количества воздуха и обеспечения требуемого его распределения по отдельным местам.

По функциональному признаку различают вытяжную, приточную или проточно-вытяжную вентиляцию.

При вытяжной вентиляции отработанный воздух удаляется из помещения вентилятором, а свежий воздух поступает в помещение через вентиляционные проемы за счет разрежения, создаваемого им.

Приточная вентиляция отличается от вытяжной тем, что чистый воздух в помещение нагнетается, вследствие чего в нем создается повышенное давление, под влиянием которого отработанный воздух через разного рода неплотности и вентиляционные проемы выходит наружу.

Приточно-вытяжная вентиляция устраивается для организованного (регулируемого) притока и удаления воздуха из помещений. В данном случае имеет место равенство количества поступающего и удаляемого воздуха.

В холодный период времени года для уменьшения расходов на обогрев воздуха применяют частичную рециркуляцию воздуха. При этом подогревается не весь подаваемый в помещение воздух, а часть его, другая часть из вытяжной системы используется повторно. Подаваемый повторно воздух должен содержать не более 30% вредных примесей, при этом общее содержание вредностей не должно превышать допустимых норм. К циркулирующему воздуху должен добавляться свежий воздух в объеме не менее 10% общего количества.

Рециркуляционные системы вентиляции не могут применяться при наличии сильно ядовитых веществ.

В зависимости от способа организации воздухообмена различают общеобменную (общую) и местную вентиляцию.

Общеобменная вентиляция применяется в тех случаях, когда требуется разжижение вредностей во всем объеме до допустимых пределов. В этих случаях происходит постоянный воздухообмен во всем помещении.

Местная вытяжная вентиляция предназначается для улавливания вредностей в отдельных источниках образования во избежание их распространения по всему помещению. При этом на отдельных рабочих местах создаются условия воздушной среды, отличные от среды всего помещения.

Вся установка для местных отсосов воздуха, состоящая из вентиляторной установки, системы воздухопроводов и устройства для очистки воздуха, заборников (кожухов или зондов), называется системой аспирации.

22.5 Методика расчета вентиляционной сети

Расчет вентиляционной сети сводится к определению создаваемого вентилятором перепада давления, необходимого для перемещения по трубопроводу заданного количества воздуха. Расчет ведется в следующем порядке.

• определяется дебит отсасываемого воздуха от каждого источника выделения вредностей;

• по рекомендуемым для трубопроводов с учетом шумности и экономичности вентиляции скоростям движения воздуха определяется сечение основного трубопровода и ответвлений к пунктам отсосов;

• вычерчивается расчетная схема системы вентиляции;

• определяется напор, необходимый для перемещения воздуха по наиболее длинному и сложному в отношении местных сопротивлений направлению;

• определяется напор в узлах, от которых идут ответвления;

• исходя из условий, что потери напора по трудному направлению до узловой точки и по ответвлению должны быть равны между собой, определяют сечение ответвлений, которое регулируется задвижкой, или диаметр трубопровода отвода, который необходим для соблюдения равенства напоров;

• по заданному дебиту и напору выбирается вентилятор. Напор, создаваемый вентилятором, определяется по формуле:

, (22.18)

где h_тр- суммарный перепад давления для преодоления сопротивле-

ния трения, кГ/м²;

h_м – суммарные потери давления на местных сопротивлениях,

кГ/м².

Потеря напора, вызванная сопротивлением трения воздуха о стенки трубопровода, определяется по формуле:

, (22.19)

где  - коэффициент трения;

L – длина трубопровода, м;

 – скорость движения воздуха в трубопроводе, м/сек;

R = S/P – гидравлический радиус трубопровода, м;

 - удельный вес воздуха, кГ/м³.

Для трубопровода круглого сечения:

, (22.20)

где D – диаметр трубопровода, м.

Поскольку =Q/S и R=S/P, то

(22.21)

Из формул видно, что при одних и тех же параметрах трубопровода и количества воздуха сопротивление трения зависит от коэффициента трения , обусловленного шероховатостью трубопровода и режимом движения воздуха (турбулентный или ламинарный). При турбулентном режиме движения средняя скорость потока по сечению _ср = 0,85·v_max , а при ламинарном режиме – v_ср = 0,5·v_max.

При ламинарном режиме потока коэффициент трения определяется по формуле Пуазейля:

. (22.22)

Подставив значение  из формулы 22.22 в 22.21, получим:

. (22.23)

Для промежуточного между ламинарными и турбулентными режимами потока коэффициент трения определяется по формуле Блазиуса:

. (22.24)

При установившемся турбулентном потоке коэффициент трения определяется по формуле:

, (22.25)

где r₀ – радиус трубы;

 - высота выступов шероховатости, мм.

В таблицах значения коэффициентов трения  обычно даны для технически гладких труб. Для перевода  к условиям шероховатых труб пользуются формулой:

, (22.26)

где  – скорость движения воздуха в трубе, м/сек

Потери на местные сопротивления принято выражать в долях от скоростного (динамического) давления

, (22.27)

где  - коэффициент местного сопротивления;

 – скорость движения воздуха после местного сопротивления,

м/сек.

Величина местного сопротивления определяется опытным путём и приводится в справочных таблицах.