Главная » Литература » Отопление, вентиляция и кондиционирование » Богословский - Отопление и вентиляция. Часть 2. Вентиляция (1976)
Богословский - Отопление и вентиляция. Часть 2. Вентиляция (1976)
В книге рассмотрены теоретические основы вентиляции и даны практические рекомендации по проектированию и эксплуатации вентиляционных систем в жилых, общественных и промышленных зданиях и сооружениях. Изложена физическая сущность явлений и процессов, связанных с вентиляцией, приведено краткое описание вентиляционного оборудования, даны способы расчета систем вентиляции и рекомендации по подбору оборудования.
Книга является учебником для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» строительных вузов. Она может быть полезна инженерам, занимающимся проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатацией систем вентиляции в жилых, общественных и промышленных зданиях и сооружениях.
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы», утвержденными XXV съездом КПСС, предусмотрено: продолжить работу по созданию благоприятных условий для высокопроизводительного труда и широкого применения творческих способностей трудящихся, улучшению условий быта и отдыха населения, повышению эффективности использования научного потенциала и широкому внедрению прогрессивной техники и технологии; совершенствовать с использованием новейших научно-технических средств контроль за состоянием окружающей среды и источниками ее загрязнения, методы и средства борьбы с вредными выбросами в атмосферу и прогнозирование влияния производства на окружающую среду.
В условиях современного производства вентиляция и кондиционирование воздуха являются одной из главных мер, обеспечивающих наилучшие условия для высокопроизводительного труда, повышения творческой активности, а также полноценного отдыха людей. Существенна роль вентиляции и в защите окружающей среды от загрязнения. В нашей стране вентиляционная техника получила большое развитие. Задача создания эффективно действующей вентиляции решается экономичными и прогрессивными способами — устраиваются комбинированные системы вентиляции для промышленных предприятий с использованием аэрации, воздушных душей на рабочих местах и площадках, а также воздушных завес у наружных ворот и проемов в ограждениях, применяются системы кондиционирования воздуха, отвечающие самым высоким санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям. 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 (цехи сборки точных механизмов, радиоэлектроники и др.) требуется поддержание заданных параметров воздуха на строго определенном уровне. Это обусловливает необходимость более широкого применения на промышленных предприятиях вентиляционных систем и систем кондиционирования воздуха с автоматическим управлением и регулированием, использованием средств телемеханики и организацией диспетчерских постов.
В учебнике с учетом современного состояния теории и практики прикладной аэродинамики и теплофизики, вентиляции и кондиционирования воздуха изложены основы расчета, проектирования, наладки и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха в жилых, общественных и промышленных зданиях. Рассмотрены свойства воздуха и процессы изменения его состояния, балансы помещения по воздуху, теплу, влаге, пыли, вредным газам и парам, воздухообмен и организация воздухораспределения в помещении, основы аэродинамики вентиляционных систем и зданий, очистка воздуха, его нагревание и тепловлажностная обработка, местная вытяжная и приточная вентиляция, конструктивные устройства и эксплуатация систем вентиляции, защита воздушного бассейна от загрязнения вентиляционными и технологическими выбросами и другие вопросы.
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 и кондиционирования воздуха устраиваются в самых различных зданиях и сооружениях, специалист по вентиляции должен обладать достаточными знаниями по архитектуре и строительству, а также учитывать производственные и технологические особенности объекта, в связи, с чем в курсе уделено внимание и этим вопросам.
В теоретической части курса вентиляции использован математический аппарат (дифференциальные уравнения, уравнения математической физики, теория вероятности и другие разделы высшей математики), при решении практических задач проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха применен аппарат теории подобия. Учебник предназначен в основном для изучения научно-теоретических и инженерных положений дисциплины, поэтому справочные данные в нем по возможности сокращены.
Глава I
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
§ 1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ВЕНТИЛЯЦИИ
Производственный процесс сопровождается выделением в воздух рабочих помещений вредных для здоровья человека газов и паров. Кроме того, в воздух производственных помещений могут поступать большие количества тепла, влаги и пыли, повышающие его температуру и влажность, а также увеличивающие его запыленность. Люди, находящиеся в помещениях, также выделяют в воздух помещений тепло, влагу, углекислый и другие газы. Вследствие поступления в воздух вредных газов, паров, тепла, влаги и пыли происходит изменение его химического состава и физического состояния, неблагоприятно отражающееся на самочувствии и состоянии здоровья человека и ухудшающее условия труда. Для поддержания в помещениях нормальных параметров воздушной среды, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, устраивают вентиляцию. Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающих расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и промышленных зданий.
Санитарно-гигиеническое назначение вентиляции состоит в поддержании в помещениях удовлетворяющего требованиям санитарных норм проектирования1 промышленных предприятий и строительных норм и правил состояния воздушной среды путем ассимиляции избытков тепла и влаги, а также удаления вредных газов, паров и пыли.
Кроме санитарно-гигиенических требований к вентиляции предъявляют технологические требования по обеспечению чистоты, температуры, влажности и скорости движения воздуха в помещении, вытекающие из особенностей технологического процесса в промышленных зданиях и назначения помещения в общественных зданиях. Если эти требования не будут соблюдаться, то в ряде случаев невозможно осуществлять современный технологический процесс (предприятия радиотехнической, электровакуумной, текстильной, химико-фармацевтической промышленности, уникальные общественные здания и сооружения и т. п.). Из сказанного вытекает, что для обеспечения нормальных параметров воздушной среды в помещениях вопросы вентиляции, технологии и архитектурно-планировочных решений здания необходимо решать совместно.
§ 2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Организм человека выделяет тепло. Количество тепла, выделяемого человеком, зависит от характера выполняемой им работы и метеорологических условий в помещении. Метеорологические условия характеризуются температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также температурой внутренних поверхностей ограждений и температурой находящихся в помещении предметов. Для нормального самочувствия человека необходимо, чтобы был обеспечен постоянный отвод выделяемого им тепла. Выделение тепла происходит в основном с поверхности тела человека путем лучеиспускания, конвекции и испарения. Причем скрытое тепло, выделяемое при испарении пота, может составлять 50—60% и более. Кроме физического напряжения теплоотдача человека зависит от теплозащитных свойств одежды, а также от температуры, скорости движения, относительной влажности окружающего воздуха и радиационной температуры помещения, т. е. от метеорологических условий. По этому нормальное тепловое самочувствие человека при данном характере работы может быть достигнуто при определенной комбинации внутренних параметров.
В условиях производства на самочувствие человека и на производительность труда влияют факторы, зависящие от технологического процесса и характера выполняемой работы. Эти факторы носят название профессиональных вредных выделений («вредностей»). К профессиональным вредным выделениям относятся избыточное конвективное и лучистое тепло, влага (водяные пары), газы и пары вредных веществ и производственная пыль.
Конвективное тепло передается воздуху помещения от нагретых поверхностей оборудования (печей, горячих ванн), расплавленного металла и т. п., вызывая повышение температуры как в рабочей, так и в верхней зоне помещения.
Лучистое тепло поступает от расплавленного металла, нагретых стенок и свода печей, стенок горячих ванн, нагретых отливок и т. п. Люди, работающие вблизи нагретых поверхностей оборудования или расплавленного металла, подвергаются воздействию теплового облучения. Интенсивность теплового излучения в некоторых случаях может достигать 2800 Вт/м2 [2400 ккал/(ч-м2)].
Влага (водяные пары) поступает в воздух производственных помещений при промывке изделий в водяных ваннах, при смачивании изделий, обрабатываемых на металлорежущих станках, и при других технологических процессах с применением воды или водяного пара. Выделение водяных паров может происходить при наличии неплотностей в аппаратуре и в коммуникациях, транспортирующих пар или воду. Большое количество водяных паров может поступать в воздух помещений с открытых поверхностей воды в таких коммунальных и общественных зданиях, как бани, прачечные, плавательные бассейны и т. п. Увеличение влажности в помещениях приводит к ухудшению самочувствия человека.
Газы и пары вредных веществ поступают в воздух производственных помещений при различных технологических процессах, и их количество зависит от особенностей самого процесса производства, применяемого сырья, вида промежуточных и конечных продуктов, наличия неплотностей в производственном оборудовании и соединениях трубопроводов и т. д. Одни вещества, поступая в воздух в виде паров, переходят затем в жидкое или твердое состояние, другие остаются в паро- или газообразном состоянии. Попадая даже в небольших количествах в организм человека через дыхательные пути, кожу и пищеварительный тракт, газы и пары вредных веществ могут вызывать профессиональные отравления. Физиологическое воздействие различных газов и паров зависит от их токсичности и концентрации в воздухе производственных помещений, а также от времени пребывания там людей. Под концентрацией вредных веществ понимается их масса в единице объема воздуха. Концентрацию вредных веществ измеряют в мг на
Ниже приводится краткая характеристика газов и паров, наиболее часто встречающихся в воздухе помещений промышленных предприятий. Окись углерода СО — угарный газ. Окись углерода — газ без запаха и цвета, являющийся продуктом неполного сгорания углерода. В промышленности окись углерода служит составной частью многих газовых примесей. Она может выделяться в цехах металлургических и машино - строительных заводов (доменных, мартеновских, литейных, кузнечных, термических и др.), а также ь гаражах, котельных и т.п. Окись углерода вдыхается с воздухом, легко соединяется с гемоглобином крови, связывает его и вызывает кислородное голодание организма. Поскольку окись углерода легче воздуха, она может интенсивно распространяться по помещению.
Сернистый газ — бесцветный газ с едким запахом. Образуется при сжигании топлива или продуктов, содержащих серу. Выделяется в кузнечных, термических и литейных цехах от всякого рода нагревательных и сушильных устройств, работающих на углях с примесью серы. Раздражающе действует на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз.
Пары растворителей — углеводороды ароматического и жирного ряда. Выделяются при окраске изделий, а также при разбавлении и растворении лаков и красок, обезжиривании изделий, растворении органических веществ. К растворителям относятся бензин, метиловый спирт, ацетон, бензол, толуол, скипидар, уайт-спирит, дихлорэтан и др. Наиболее летучие растворители — толуол и бензин, пары которых оказывают вредное" воздействие на различные ткани организма человека, в частности на нервную ткань.
Синильная кислота — бесцветная жидкость с запахом горькою миндаля. Пары синильной кислоты выделяются при использований цианистых солей калия, натрия и аммония. Цианистые соли применяют в термических цехах при цементации поверхности металлов, в гальванических цехах при процессах меднения, цинкования, кадмирования и др. Пары цианистых соединений и синильная кислота вызывают тяжелое отравление.
Марганец — серебристо-белый тяжелый мягкий металл. Марганец и его соединения применяют при производстве марганцевых сплавов, при изготовлении гальванических элементов, при электросварке электродами с качественной обмазкой, содержащей марганец, при производстве красок и т. д. Пары и пыль марганца, попадая в организм человека, вызывают тяжелые заболевания.
Свинец РЬ — голубовато-серый мягкий металл с температурой плавления 327 °С. Интенсивно испаряется при температуре 500 °С. Пары свинца в воздухе быстро окисляются, образуя высокодисперсные аэрозоли окислов свинца. Различные соединения свинца, попадая в организм человека, вызывают болезненные изменения нервной системы, крови, сосудов. Свинец и его соединения применяют на свинцовоплавильных заводах, при производстве аккумуляторов, свинцовых красок в полиграфии, при пайке изделий и т. д.
Ртуть — тяжелый жидкий металл, испаряющийся при комнатной температуре. Ртуть применяют на производстве в чистом виде и в виде различных соединений. Пары ртути выделяются при выплавке ее из руды, при изготовлении приборов с ртутью, в цехах заводов электровакуумной промышленности, на выпрямительных подстанциях, в химических лабораториях, стоматологических кабинетах и др. Вдыхание паров ртути может привести к тяжелому поражению центральной нервной системы.
Пыль представляет собой материальную систему, состоящую из мелких частиц твердого или жидкого вещества, рассеянных в газообразной среде. Такие системы называют аэрозолями. К аэрозолям относятся также туман, возгоны и дым.
Пылями называют аэрозоли, возникающие при процессах механического измельчения — таких, как бурение, дробление, размол, истирание, или механической обработки с одновременным или последующим переходом образующихся частиц во взвешенное состояние. Размеры частиц в пылях больше, чем в дымах, возгонах и туманах.
Возгоны, образующиеся в результате сублимации, горения и конденсации, содержат частицы размерами меньше 1 мкм. Дым, отличающийся значительной оптической плотностью, образуется в таких же процессах, как и возгоны; размеры частиц в нем могут быть меньше, чем в возгонах.
Туман состоит из частиц жидкого вещества, образующихся при конденсации паров на частицах твердого вещества или при распылении жидкостей. По происхождению пыль делится на органическую (животного или растительного происхождения), неорганическую (металлическую и минеральную) и смешанную.
Промышленная пыль представляет собой смесь частиц вещества различной структуры. В запыленном воздухе встречаются пылевые частицы размерами 0,1 —100 мкм и более крупные. Крупная пыль быстро оседает. Легкая волокнистая иглообразная пыль длительное время находится во взвешенном состоянии и оседает медленно.
В воздухе производственных помещений преобладают пылевые частицы размерами до 10 мкм, причем 40—90% общего их числа имеют размеры менее 2 мкм.
Пыль может поступать в воздух производственных помещений при процессах дробления и размола материала, а также при просеивании и транспортировании сыпучих веществ. Пыль образуется в чугунолитейном производстве при приготовлении формовочных и стержневых смесей, выбивке и очистке литья и т. п. Большое количество пыли образуется при обработке изделий на абразивных, войлочных и матерчатых кругах, на всевозможных механических станках и при других операциях.
Запыленность измеряется массой пыли в единице объема воздуха, мг/м3, или числом частиц в
При попадании пыли в легкие человека возникают тяжелые заболевания. Так, попадание в легкие пыли, содержащей двуокись кремния, или кварц, может вызвать заболевание силикозом, а попадание асбестовой пыли — заболевание асбестозом.
...