Лекция № 2 Изображение изменения состояния влажного

План

Лекция № 1 Общие сведения о вентиляции

Аннотация

В конспекте лекций изложены основы расчета и проектирования систем вентиляции жилых, общественных и административно-бытовых зданий. Рассмотрены вопросы термодинамики влажного воздуха и процессы изменения его состояния.

Описаны вопросы построения на I-d-диаграмме различных процессов обработки воздуха. Изложена методика выбора расчетных метеорологических условий в помещении и балансы помещения по воздуху, теплу, влаге, пыли, вредным газам и парам. Рассмотрены вопросы организации воздухообмена и ориентация воздухораспределения в помещении. Приведены методы аэродинамического расчета воздуховодов.

Изложены вопросы очистки воздуха от пыли и других загрязняющих веществ, использования низкопотенциальных вторичных энергоресурсов, вопросы эксплуатации, регулирования и управления системами вентиляции.

Конспект лекций предназначен для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Раздел I. Введение

1.1. Предмет курса

1.2. Назначение и общее устройство систем вентиляции

1.3. Связь вентиляции с другими науками

1.1. Предмет курса

Вентиляционная техника получила значительное развитие в основном в конце XIX и начале XX в., в период роста городов и строительства крупных промышленных предприятий.

Большой вклад в развитие вентиляционной техники внесли отечественные ученые. Так, современные расчеты систем естественной вентиляции базируются на принципах, изложенных М.В. Ломоносовым в его работе «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном», опубликованной в 1763 г. В 1832 г. А.А. Саблуков разработал конструкцию центробежного вентилятора и с успехом применил ее для вентиляции помещений на судах русского флота, а в дальнейшем и на рудниках. Это была первая в мире установка центробежного вентилятора, работающего на сеть длиной почти в 100 м.

Начало формирования советской техники промышленной вентиляции относится к 1923 - 1924 гг. Первый Всесоюзный съезд по профессиональной гигиене и технике безопасности рассмотрел вопросы техники промышленной вентиляции, наметил ряд мероприятий по развитию устройств вентиляции. В 1928 г. в СССР впервые в мире гигиенисты разработали предельно допустимые концентрации (ПДК) для 12 вредных веществ. Интенсивные исследования привели к развитию отечественных методов расчета вентиляционных систем. Плодотворная роль таких выдающихся специалистов, как В.В. Батурин, П.Н. Каменев, Г.А. Максимов, В.Н. Богословский и др. Большую роль в рассматриваемой области ведут ученые и специалисты инженерно-строительных вузов, производственных, проектных и монтажных организаций.

В условиях современного производства вентиляция и кондиционирование воздуха является одной из главных мер, обеспечивающих наилучшие условия для высокопроизводительного труда, повышения творческой активности, а также полноценного отдыха людей. Системы вентиляции обеспечивают удаление из помещений загрязненного и подачу в них чистого воздуха, нагревание, увлажнение, очистку, охлаждение и осушку приточного воздуха. Большую роль играют системы вентиляции в защите от загрязнений окружающей среды. Правильное решение задач по очистке выбросов и их рассеиванию, а также по применению отопительно-вентиляционных систем имеет важное народнохозяйственное значение.

1.2. Назначение и общее устройство систем вентиляции

Производственные процессы могут сопровождаться выделением вредных газов, паров, пыли и тепла, вследствие чего воздух в помещениях претерпевает некоторые изменения. Эти изменения в общем случае касаются состава и состояния воздуха и могут вредно отражаться на здоровье и самочувствии рабочих, создавать тягостные условия для работы и неблагоприятно влиять на производительность труда. Поскольку естественный климат не отвечает требуемым условиям воздушной среды, возникла необходимость в создании искусственных климатических условий - определенного микроклимата, что привело к необходимости в устройстве вентиляционных установок.

Вентиляционные установки – устройства, обеспечивающие в помещении такое состояние воздушной среды, при котором человек чувствует себя нормально и микроклимат помещений не оказывает неблагоприятного воздействия на его здоровье.

Назначение вентиляции – обеспечить санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека – температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха, для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать или удалять избыточную теплоту, влагу, а также газы, пары, пыль с соблюдением при этом определенной подвижности воздуха в помещении.

Для некоторых производственных помещений (например, предприятия текстильной, радиотехнической, пищевой промышленности и др.) вентиля-ционными устройствами должны поддерживаться параметры температуры, относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха на определенном уровне, вытекаемом из особенностей технологического процесса; таким образом, одновременно с санитарно-гигиеническими должны обеспечиваться и технологические требования, предъявляемые к вентиляции.

Задача вентиляции – поддерживать в помещении заданные метеорологические условия и чистоту воздуха (иначе говоря, поля температур, скоростей и концентраций).

Эта задача в конечном счете решается так: отработавший (загрязненный) воздух удаляют из помещения (вытяжная вентиляция), а взамен его вводят чистый, чаще всего специально обработанный воздух (приточная вентиляция).

Сущность здесь сводится к теплообмену и массообмену между приточным воздухом и воздухом помещения. Если в помещении вследствие избытка тепла температура воздуха стремится превзойти диктуемую нормами, то вводится более прохладный воздух, который перемешивается с воздухом помещения; температура воздуха (вследствие теплообмена) остается в норме. Если в воздух выделяются какие-либо вредные газы и пары, то, вступая в массообмен с чистым приточным воздухом, концентрация газов или паров остается в заданных пределах,

Чаще всего происходит одновременно и тепло- и массообмен, так как очень редко приходится иметь дело с какой-либо одной вредностью.

Перемещение воздуха для осуществления воздухообмена производится за счет механической работы вентиляторов (механическая вентиляция) или за счет разности весов столбов внутреннего и наружного воздуха, а также за счет действия ветра (естественная вентиляция).

Вентиляция может быть общей и местной. Местная вытяжная вентиляция (местные отсосы) имеет целью удалить из помещения большую часть вредностей, с тем чтобы возможно меньше их поступало на разбавление (на тепло- и массоообмен) с приточным воздухом.

Кроме местной вытяжной вентиляции иногда устраивается местная приточная вентиляция в виде воздушных душей, воздушных оазисов, воздушных завес.

Общая вентиляция, или, как часто ее называют, общеобменная вентиляция устраивается в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно применение местных отсосов вследствие громоздкости их конструкции или когда местный отсос не дает значительного сокращения воздухообмена и преимущества в санитарно-гигиеническом отношении.

Задача создания эффективно действующей вентиляции решается экономическими и прогрессивными способами - устраивают комбинированные системы для промышленных предприятий с использование аэрации, воздушных душей на рабочих местах и площадках, а также воздушные завесы у наружных ворот и проемов в ограждениях. Технологические требования к параметрам воздушной среды производственных помещений, связанные с созданием необходимых условий для действия и сохранности установленного оборудования, а также хранения продукции, непрерывно растут. В рабочих помещениях целого ряда производств требуется поддержание заданных параметров воздуха на строго определенном уровне. Это обусловливает необходимость более широкого применения на промышленных предприятиях вентиляционных систем с автоматическим управлением и регулированием, использованием средств телемеханики и организацией диспетчерских постов.

1.3. Связь вентиляции с другими науками

Вентиляция, по существу, является наукой об организации воздухо-обмена в помещениях.

Для решения вопросов общеобменной вентиляции необходимо знать количество вредности, поступающей в единицу времени в воздух помещения. Существенно также представлять, как эта вредность распространяется в помещении, как на ее распространение можно повлиять вентиляционными потоками.

Для расчета и устройства местной приточной вентиляции в виде воздушных душей нужно знать свойства струи, законы изменения скорости, температуры, концентрации и геометрические размеры струи по мере ее распространения.

Чтобы получить заданные гигиенические параметры струи на рабочем месте, нужно знать ее начальные параметры, геометрические, кинематические и тепловые и найти также организующие струю формы насадков, которые удовлетворяли бы поставленным требованиям.

Для правильного решения вентиляции вообще и выбора местных отсосов в частности необходимо иметь хотя бы общие представления о характере потоков, возникающих у источников загрязнения воздуха.

Для правильной организации воздухообмена необходимо учитывать следующие факторы, определяющие движение воздуха:

1) геометрическую форму помещения;

2) размещение и мощность источников, изменяющих состав и состояние воздуха, в частности источников тепло- и газовыделений и охлаждения;

3) потоки, создаваемые этими источниками;

4) размещение притока и отвода воздуха из помещения и их параметры.

Гигиена дает ответ на вопрос о параметрах воздуха, которые необходимо поддерживать в рабочей зоне помещения, эти параметры являются наперед заданными. В соответствии с ними рассчитываются параметры приточного и отработавшего воздуха.

Вопросы о том, сколько вводить свежего воздуха (как его вводить и где), как отводить отработавший, как вообще организовывать воздухообмен, чтобы решение было наиболее простым, надежным и экономичным, составляют основное содержание вентиляции или вентиляционной аэродинамики, опирающейся на общую аэродинамику.

Как известно, аэродинамика решает внутреннюю и внешнюю задачи и включает учение о свободной струе. Во внутренней задаче рассматривается течение воздуха по трубам и каналам; во внешней задаче - обтекание потоком тел и вообще взаимодействие между потоком и телом; наконец, потоки, развивающиеся вдали от жестких стенок, составляют предмет учения о свободных струях. Все эти вопросы составляют аэродинамическую сущность вентиляции.

Теплотехника, в частности, термодинамика, дает ответы па вопросы об изменениях состояния воздуха в процессе его предварительной обработки и в самом помещении при воздействии на него тепло- и влаговыделений.

Связь вентиляции с отоплением состоит в том, что поддержание на надлежащем уровне температуры воздуха и окружающих предметов в холодное время года обычно осуществляется совместными средствами отопления и вентиляции. Некоторые виды отопления, например, воздушное, по своему существу больше относятся к вентиляции, чем собственно к отоплению.

При организации воздухообмена иногда приходится учитывать конвек-тивные потоки, создаваемые нагревательными приборами, особенно в случаях, при которых скорости их соизмеримы со скоростями вентиляционных потоков.

Теория теплопередачи дает возможность количественно оценивать различные теплообменные процессы, как стационарные, так и вызываемые переменными температурными условиями и аккумуляцией тепла оборудованием и внешними ограждениями.

Таким образом, теоретической базой для изучения курса вентиляции служат такие дисциплины, как «Гидравлика», «Аэродинамика», «Термодинамика», «Теплопередача» и «Строительная теплофизика», а также специальные дисциплины: «Отопление», «Теплоснабжение», «Гидравлические машины и холодильные установки».

Так как системы вентиляции устраиваются в самых различных зданиях и сооружениях, необходимо обладать достаточными знаниями по архитектуре и строительству, а также учитывать производственные и технологические особенности объекта.

Раздел II. Процессы изменения тепловлажностного состояния воздуха