Отопление и вентиляция термического цеха

Графическая часть Поляков ИА ТГС-51.dwg

- моечная машина САМ 02;
- ванная соленая СВС-2.313;
- камерная печ СНЗ-6.12.4(10);
- печь шахтная СШЦМ-6.209;
- бак для закалки в масле 800х1000;
- установка высокочастотная В 431-600.066;
- ванная соляная СВС 4.8.49;
- печь шахтная СШЗ-6.127;
- точильно-шлифовальный станок d
- станок абразивно-отрезной на два круга d
Клиноременная передача
Шкив электродвигателя
Водяной теплообменник
ВНВ 243.2.-166-100-02-20-02-2
Воздухораспределитель
Воздушно-тепловая завеса
Аксонометрическая схема вытяжной вентиляци
Разрез термического цеха М 1:100
Термический цех. Высота цеха 7.0 м.
Аксонометрическая схема приточной вентиляции
Схема воздушно-тепловой завесы М1:25
Экспликацияn1- жалюзийная решеткаn2- утепленный клапанn3- калориферn4- вентиляторn5- виброоснованиеn6- электродвигатель
Схема воздушно-тепловой завесыnМ 1:25
Термический цех. Высота 90 м
Аксонометрическая схема приточной вентиляции П1
Аксонометрическая схема вытяжной вентиляции В1
ВНВ243.1-166-100-03-25-02-2
- Камерная печь СНЗ-8.16510n2- Камерная печь СНЗ-4.8.2510n3- Камерная печь СНЗ-3.6.2.10n4- Ванная соляная СВС-2.313n5- Печь шахтная СШЗ-6.67n6- бак для закалки 800х1200х1000n7- решетчатый стол для распаковки
Приточная вентиляционная камера М 1:20
Курсовая работа по дисциплине "ск по вентиляции
Отопление и вентиляция термического цеха
План термического цеха. Разрез 1-1nСхема приточной вентиляцииnПриточная вентиляционная камераnСпецификация оборудования
Отопление и вентиляция
План цеха аксонометрические схемы приточной и
вытяжной вентиляций схема воздушно-
тепловой завесы план приточнной камеры
Схема пылеприёмника ВЦНИОТ для
шлифовальных станков М 1:20

Пояснительная записка Поляков ИА ТГС-51.doc

Министерство образования и науки РФ
Саратовский государственный технический университет
Кафедра «Теплогазоснабжение вентиляция водообеспечение и прикладная
«Отопление и вентиляция термического цеха».
Пояснительная записка содержит 28 страниц 6 таблиц 28 формул 1
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ЖАЛЮЗИЙНАЯ РЕШЁТКА КАЛОРИФЕР ВОЗДУХОВОД
ПРИТОЧНАЯ КАМЕРА ПРИТОЧНАЯ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ВЕНТИЛЯТОР.
Объектом разработки является термический цех.
Целью работы является расчёт вытяжной и приточной систем вентиляции
подбор калорифера фильтра и вентилятора.
В данном курсовом проекте рассчитан воздухообмен помещений
произведен аэродинамический расчёт системы приточной вентиляций расчет
воздушной завесы подобраны и рассчитаны фильтр калорифер вентилятор.
В процессе выполнения курсового проекта разработаны план с
размещением на нем приточных каналов. Вычерчены аксонометрические схемы
приточной систем вентиляции.
Отопление и вентиляция термических цехов
1. Технологические процессы .5
2. Технологическое оборудование термических цехов .5
3. Отопление и вентиляция 6
Расчёт отопления и вентиляции печного отделения термического цеха
1. Исходные данные ..8
2. Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего
3. Определение потерь теплоты 8
4. Определение теплопоступлений. . .9
5. Составление баланса теплоты для трех периодов .11
6. Определение количества выделяющихся газов 13
7. Количество воздуха удаляемого местными отсосами ..13
8. Определение объёмов воздуха подаваемого воздушными
9. Определение объёмов общеобменной вентиляции 16
10. Воздушный баланс цеха 17
11. Расчёт аэрации 19
12. Расчёт воздушной завесы.. 21
13. Расчёт отопления 22
14. Аэродинамический расчет вытяжной и
приточной вентиляции . . .23
15. Расчет калорифера .24
16. Расчет вентилятора.. .25
Список используемой литературы .. . 27
Производственные процессы выполняемые в термических цехах сопровождаются
выделением в воздух помещений вредных газов пыли и тепла. В результате
ухудшения состояния воздушной среды помещений могут создаваться
неблагоприятные условия труда влияющие на самочувствие работающих в цехе.
Для поддержания в производственных помещениях чистоты воздуха и
метеорологических условий удовлетворяющих санитарно-гигиеническим
требованиям устраивается вентиляция. Удаление загрязненного и подача
свежего воздуха в помещение осуществляется системами вентиляции как с
естественным так и с механическим побуждением.
ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
1. Технологические процессы
В термических цехах осуществляется обработка металлических слитков и
заготовок отштампованных изделий для придания им определенных химических
механических и металлографических свойств путем определенных операций.
Отжиг (устранение остаточного напряжения и твердости поковки) заключается в
постепенном нагреве металла до 750-900°С выдержке и постепенном охлаждении
Нормализация аналогична отжигу но охлаждение производится на воздухе.
Для закалки (придания высокой прочности) металл нагревают до 350-650°С и
быстро охлаждают в масляных или водяных ваннах.
При отпуске (ослаблении возникшей после закалки жесткости и хрупкости)
производят повторный нагрев остывших изделий до 200-300°С (400-600°С) с
последующим быстрым или медленным охлаждением.
Цементацию нитроцементацию азотирование и цианирование (придание
поверхности изделий большей твердости) производят в соответствующих
газообразных жидких и твердых средах при температуре 500-1000°С.
К вредным выделениям относятся: конвективное и лучистое тепло от нагретых
поверхностей печей и ванн лучистое тепло от загрузочных отверстий печей и
соляных ванн водяные пари и пары масла от закалочных ванн окись углерода
сернистый газ аммиак окислы азота цианистый водород различные
Термические цехи могут состоять из печных отделений отделений очистки и
гидрополировки цианирования приготовления контролируемых сред кладовой
цианистых солей помещения для установок высокой частоты и хранения
2. Технологическое оборудование термических цехов
Нагрев деталей может осуществляться в печах а также в ваннах с
расплавленными солями хлористого натрия и хлористого бария. Для этой же
цели в последнее время применяются установки для нагрева изделий токами
высокой частоты. В настоящее время используется электротермическое
оборудование и редко для нагрева используется топливо.
Термические печи подразделяются по характеру среды в рабочем пространстве
на вакуумные с восстановительной средой или науглероживающей атмосферой и
др. по источнику тепловой энергии; по технологическому назначению на
цементационные азотирования закалки и т.п. по конструкции рабочего
пространства на муфельные шахтные камерные ванны и др.
В камерных нагревательных печах нагревательные элементы расположены в
стенках поду и своде рабочей камеры печи.
Расшифруем обозначение печей [l]. Например печь СНЗ-8.16.510.
Нагревательная печь сопротивления (С) камерная (Н) в защитной атмосфере
(3). Рабочее пространство: ширина 08м длина 16м высота 05м
температура в печи 1000°С.
Камерные печи цементации имеют букву Ц.
Характеристики печей приведены в табл. 1.1.
Электропечи шахтные (Ш) муфельные (М) для цементации (Ц)-СШЦМ и СШЗ для
отпуска в обозначении имеют: первая цифра-диаметр печи в дм. вторая-
глубина шахты и третья-температура в печи (табл. 1.2).
В соляных ваннах выполняют нагрев под закалку отжиг и нормализацию
отпуск. Операции выполняются в расплавленных солях и щелочах а также в
смесях солей. СВС- соляная или селитровая ванна сопротивления .(см.
табл.1.3). Ванна СВГ- обработка деталей в свинце олове цинке (см.
Прочее технологическое оборудование представлено в табл.1.4 1.5.
Таблица 1.1 Печи для нагрева изделий в защитной атмосфере
3. Отопление и вентиляция
При расчете систем отопления и вентиляции в термических цехах
расчетные температуры скорость и относительная влажность воздуха
принимаются по категории работ средней тяжести 116 [2]. Воздухообмен в
печных залах определяется исходя из ассимиляции теплоизбытков в помещении.
В холодный период необходимо проверить воздухообмен на растворение окиси
углерода сернистого ангидрида и цианистого водорода до предельно
допустимых концентраций.
В теплый период года приточный воздух подается естественным путем (аэрация)
через нижние фрамуги окон в рабочую зону (от 03 до 18 м от пола). Для
борьбы с воздействием лучистой теплоты применяется воздушное душирование
рабочих мест у камерных и шахтных печей соляных ванн с подогревом до
85°С и т.д. при этом используется душирование наружным воздухом а в
остальных случаях переносными душирующими агрегатами.
Для локализации вредных выделений используются местные отсосы которые
обслуживают местные вытяжные системы вентиляции как механические так и с
естественным побуждением. При естественной вытяжной вентиляции от каждой
печи устраивается своя отдельная шахта.
Зонты-козырьки устанавливаются у загрузочных отверстий печей бортовые
отсосы у закалочных баков кольцевые отсосы у шахтных печей и соляных ванн
укрытия от дробеструйных камер моечных машин соляных ванн. Масляные
закалочные ванны оборудуют самостоятельными системами вентиляции не
объединяя их с другими местными системами.
Общеобменная вытяжная вентиляция осуществляется из верхней зоны
естественным путем через фрамуги фонарей или вытяжные шахты с дефлекторами
или без них. В зданиях без фонарей возможна механическая вытяжная
вентиляция при помощи крышных вентиляторов.
В переходный период года принимается та же схема организации воздухообмена
что и в теплый период но подача общеобменного естественного притока
производится через фрамуги окон низ которых находится на высоте не менее 4
В холодный период года если имеются значительные теплоизбытки в помещении
и конструктивно возможна аэрация применяется такая же схема воздухообмена
как и в переходный период. Если теплоизбытки недостаточны для нагрева
наружного воздуха компенсирующего количество воздуха удаляемого местными
отсосами и из верхней зоны то проектируется механическая приточная система
вентиляции и при возможности частичная подача наружного воздуха через
Общий объем приточного воздуха должен быть равен сумме объёма воздуха
удаляемого через местные отсосы к из верхней зоны помещения. Из верхней
зоны помещения должно удаляться воздуха не менее 10-15 % воздуха
удаляемого местными отсосами; но не менее однократного воздухообмена.
Приточный воздух подается непосредственно в рабочую зону эжекционными
панельными воздухораспределителями ВЭПШ (1.494-38) на расстоянии до
рабочего места не менее 1 м или наклонными струями в направлении рабочей
зоны с высоты 4-6 м воздухораспределителями ВВР В1ТРВ (5.904.40); при
подаче с высоты не более 8 м компактными или смыкающимися коническими
струями через воздухораспределители типа ВР или ПРМ (5.904-465.904-39).
При ширине цеха более 12 м подача воздуха в рабочую зону осуществляется с
двух сторон цеха. Температура приточного воздуха определяется по
тепловоздушому балансу. Температура воздуха и его скорость в месте
пересечения струи с границей рабочей зоны определяется при расчете
воздухораспределителя.
В холодный период года кроме того для предотвращения поступления
холодного наружного воздуха через проемы ворот у них устраиваются воздушные
Отопление при значительных избытках тепла (специальные системы отопления)
как правило не предусматривается и устраивается дежурное отопление для
этой цели используются приточные системы или душирующие установки. При
отрицательном тепловом балансе предусматривается воздушное отопление
совмещенное с приточной вентиляцией В нерабочее время для поддержания в
помещении температуры +5°С используются приточные системы или душирующие
В отделении цианирования устраивается местная вытяжная вентиляция от
агрегатов цианирования и механическая вытяжка из верхней зоны. Приток
механический в рабочую зону.
Дробеметные камеры оборудуются аспирацией а в помещении общеобменная
вентиляция не устраивается приточный воздух подается механической
вентиляцией рассеянно.
Рекомендации по устройству вентиляции в других отделениях термических цехов
приводятся в литературе [3].
В холодный период года воздухообмен проверяют на разбавление окиси углерода
и сернистого ангидрида до ЦЦК [7]. В цехах оборудованных электрическими
печами сернистый ангидрид не выделяется поэтому воздухообмен проверяется
только на окиси углерода.
РАСЧЕТ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ПЕЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Запроектировать отопление и вентиляцию печного зала термического цеха.
Помещение цеха 21189 м.Объём-3402 м. В боковых стенах расположены окна по
с одной стороны и 3 с другой размером 415м. В каждом окне открывается
по две фрамуги размером 2x15 м. В торцах цеха расположены ворота 30x30
м. Площадь пола или потолка Fn =21x18=378м2.
Масса металла остывающего в цехе G=700 кгч.
В цехе установлено следующее оборудование:
Камерная печь СНЗ-8.16510 - 1шт.
Камерная печь СНЗ-4.8.2510 - 1шт.
Камерная печь СНЗ-3.6210 - 1шт.
Соляная ванна СВС-2.313 - 2шт.
Шахтная печь СШЗ-6.67 - 2шт.
Бак для закалки в масле 800x1200х1000 -2шт.
Решетчатый стол для распаковки
2. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха
Для систем отопления принимаются параметры наружного воздуха Б а для
вентиляции в теплый период - параметры А в холодный - параметры Б.
Наим. Расчет.Период Параметры А Параметры Б
t-ра воздуха Уд. энтальпия Ск-ть ветра
СНЗ- 8165(10) 60 03 18
СНЗ- 4825(10)20 02 4
СНЗ- 362(10) 11 02 22
СШЗ-6.67 112 02 22.4
7. Количество воздуха удаляемого местными отсосами из цеха
От технологического оборудования для удаления вредностей в местах их
образования устраиваются местные отсосы удаляющие воздух из цеха местными
вытяжными системами вентиляции. Количество воздуха удаляемого местными
отсосами м3ч определяется по выражению:
где F - рабочий проем м;
V- скорость воздуха в рабочем проеме равна от 04 до 07 мс.
Для оборудования характеристики местных отсосов в табл. 2. [71
На сварочных постах для ручной электродуговой сварки устанавливаются панели
равномерного всасывания разработанные ЛИОТ. В табл.2.3 представлены
характеристики панелей.
№ пп Наименование оборудования КоличесОбъём удаляемого
Камерная печь СНЗ-816510 1 2891.7 2891.7
Камерная печь СНЗ-482510 1 276.48 276.48
Камерная печь СНЗ-36210 1 900.86 900.86
Соляные ванны СВС-2313 2 1105 2210
Шахтные печи СШЗ-667 2 4204.8 8409.6
Закалочные баки 800х1200х1000 3 1512 4536
Решетчатый стол для распаковки 1 - -
Весовой расход воздуха GM=Lр кгч где р - плотность воздуха кгм3.
Расходы воздуха: в теплый период Gмо = 19224.641165 = 22396.7 кгч
в холодный и переходный периоды Gмо = 19224.64 1213= 2331948 кгч.
8. Определение объёмов воздуха подаваемого воздушными душами
Душирование рабочих мест наружным воздухом осуществляется при облучении их
лучистым тепловым потоком поверхностной плотностью 350 Втм2 и более [4].
В термических цехах технологическое оборудование имеет высокую
интенсивность теплового облучения.
Камерные печи электросоляные ванны излучают тепловой поток 1400-2100
Втм2 шахтные печи цементации - 700-1400 Втм2 [71
Расстояние от душируюшего патрубка до рабочего места должно быть не менее
м. Воздушный поток направляется на грудь человека со стороны печи или
сбоку горизонтально а сверху под углом 45°.
Параметры воздуха на рабочем месте tpм Vpм выбираются в зависимости от
категории работ и плотности лучистого теплового потока [4].
При адиабатическом увлажнении воздуха когда tpм > tо площадь душирующего
патрубка м2 определяется по выражению:
где tpз- температура воздуха в рабочей зоне °С;
tpм - температура воздуха на рабочем месте °С;
t0 - температура воздуха на выходе из дущирующего пагрубка°С; to= tфк+Δt;
tфк - температура воздуха на выходе из форсуночной камеры°С;
Δt - нагрев воздуха в вентиляторе и воздуховодах равен 15°С;
х- расстояние от душирующего патрубка до рабочего места м;
n- коэффициент учитывающий изменение температуры воздуха по оси струи.
Скорость воздуха на выходе из душирующего патрубка:
где m - коэффициент учитывающий изменение скорости воздуха на оси струи;
Fo - площадь душирующего патрубка м .
Расход воздуха на один душирующий патрубок м3ч.
При искусственном охлаждении воздуха:
Если х[pic] то V0=Vрм
Если х>[pic] то V0=Vрмх(m[pic])
Рассчитать воздушное душирование при наших условиях: tpз=262°C.
Примем для всего оборудования при средней тяжести работ средний лучистый
поток 1400 Втм2 тогда при tpм = 22°С VpM = 30 мс [4]. Определим
температуру воздуха на выходе из воздухораспределителя- t0.
Температура воздуха по мокрому термометру в теплый период определяется по
h-d - диаграмме при пересечении энтальпии наружного воздуха (параметры A)
hA=498 кДжкг с линией φ=100 %; и равна tM =178°С. На выходе из
форсуночной камеры температура выше на 1°С т.е tф= 188°С. to=
8+15=203°С. Т.к. tрм=22oC>203°C применяем адиабатическое охлаждение
В настоящее время применяются унифицированные душирующие
воздухораспределители с увлажнением и без с нижним подводом воздуxa УДВн и
верхним подводом УДВв.
Коэффициенты: n = 49; m = 60 .Расстояние до рабочего места х примем
Примем к установке УДВв -1 Fo = 019м .
Расход воздуха L=3600016 375= 2100 м3ч
В холодный и переходный периоды года tрз =18°С tрм =18°С.
Зимой и летом работает один и тот же вентилятор. Расход воздуха через
воздухораспределитель одинаковый во все периоды года тогда V0 L0 по
Определим t0 для холодного и переходного периодов года.
Примем душирование у электропечей камерных и шахтных и соляных ванн. Тогда
количество душ патрубков 10 штук.
Общее количество воздуха Lмп=102100=21000 м3ч.
Весовой расход местного приточного воздуха
В теплый период Gмп= 21000 1199 = 25179кгч.
В холодный период Gмп = 21000 1177= 24717 кгч.
Количество тепла необходимое для нагрева воздуха зимой:
Q= 027824717(20.6+20)= 278975.8 Вт.
9.Определение объёмов общеобменной вентиляции
Воздухообмен определяется на основании воздушного и теплового
балансов. Во все периоды года в цехе положительный тепловой баланс. В цехе
имеется местная вытяжная и местная приточная вентиляция.
Решим воздухообмен при помощи аэрации тогда количество вытяжного воздуха G
кгч через аэрационные проёмы с учетом всех систем вентиляции:
где Q – избыточные тепловыделения в цехе Вт;
Gмп Gмо - количество воздуха удаляемое местными отсосами и подаваемое
местным притоком кгч;
tух tн tо - соответственно температуры уходящего наружного воздуха и
местного притока °С;
с- теплоемкость воздуха 1 кДжкг °С;
m=[pic] - учитывает долю избыточной теплоты воздействующей на температуру
воздуха в помещения;
tрз - температура воздуха в рабочей зоне;
Кt - коэффициент воздухообмена равный 1m.
Количество приточного аэрационного воздуха:
Определим воздухообмены. Теплый период года:
При подаче воздуха в рабочую зону Кt=2 тогда [pic] и m=0.5
ΣQизб из таблицы теплового баланса равна 1284273 Вт
В холодный и переходный периоды года подача воздуха возможна через фрамуги
расположенные на высоте не ниже 4 м от пола т.е. в верхнюю зону тогда К
При аэрации температура приточного воздуха определяется в эти периоды по
Величина Δt принимается равной 5-8°С - для переходного периода года и Δt =
°С - для холодного периода.
для переходного и холодного периодов года:
При наличии аэрации потери тепла за счет инфильтрации не учитываются тогда
Проверим воздухообмен на растворение окиси углерода:
где Gсо – поступление в цех окиси углерода гкг;
cпдк спр – соответственно концентрации СО в уходящем и приточном
где cпдк – предельно-допустимая концентрация СО в воздухе рабочей зоны
Кс – коэффициент воздухообмена по концентрации вредных веществ при
кратности более 15 и высоте подачи воздуха 4м от пол равный 12
Что меньше наименьшего воздухообмена (зимнего). Разбавление СО до ПДК
10. Воздушный баланс цеха
На основания выше приведённых расчетов составляется воздушный баланс в цехе
по приточному и вытяжному воздуху для трех периодов года. Воздушный баланс
составляется по расходу воздуха кгч. Если составлять баланс по объёмному
расходу воздуха то в цехах со значительными тепло избытками вследствие
большой разности температур tух и tпр будет дисбаланс по расходу воздуха.
В печном оборудовании отсутствуют продукты сгорания и смесь воздуха под
козырьком оборудования имеет низкую температуру (З6°С) при этом от всех
местных отсосов устраивается механическая система вентиляции. Остальное
оборудование имеет высокие к.м.с.. поэтому от него воздух удаляется
механической системой вентиляции.
Период годаОбъёИзбыткиВытяжная вентиляция Приточная вентиляция
Аэродинамический расчёт вытяжной вентиляции:
Расчетная схема приточной системы вентиляции
Для компенсации тепловых потерь ночью в холодный период года приточный
воздух подогревается в калорифере. Тепловая нагрузка на калорифер равна:
В результате компьютерного подбора был принят водяной калорифер:
ВНВ243.1-166-100-03-25-02-2
16 Подбор вентиляторов.
Производительность вентилятора по воздуху тыс. м3ч.
где L – расход воздуха
К – коэффициент учитывающий подсос или потери воздуха. для стальных
воздуховодов К = 11.
Давление создаваемое вентилятором кПа
где 11 – коэффициент учитывающий запас давления на неучтённые
[pic] – аэродинамическое сопротивление калориферной установки Па.
В результате компьютерного подбора был принят односторонний центробежный
вентилятор: ВРАН9-112сх.5.
вентилятор: GXBB-5-140.
В результате составления теплового баланса установлено что в
проектируемом цехе избытки тепла имеются в теплый и переходный период года
а в холодный имеют место теплопотери. В связи с этим система отопления
совмещена с системой вентиляции. Для нагрева наружного воздуха установлен
водяной калорифер ВНВ243.1-166-100-03-25-02-2. Для подачи воздуха в цех
система вентиляции оборудована центробежным вентилятором GXBB-5-140.
Список используемых источников
Отопление и вентиляция промышленных зданий. Афонин Ю.М. Семенов Б.А.
Кафтайлов В.Н. Метод. указан. Саратов 2002
Кафтайлов В.Н. Приложения к метод. указан. Саратов 2002
СНиП 2.04.05-91* Отопление вентиляция и кондиционирование. М.: ЦИТП
Госстроя СССР. 1992.
Богословский В.Н. Сканави А.Н. Отопление Учебник для ВУЗов.-
М.:Стройиздат1991-735с.
Молчанов Б.С. Проектирование промышленной вентиляции.-Л.:Стройиздат
Справочник по теплоснабжению Ч.2 Щекин Р.В. и др. Кеив.: Будивельник