Проектирование аспирационных и вентиляционных установок

Филиал  ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ «МЭИ (ТУ)»

в г. Смоленске

                           Кафедра: ТМО

                           Специальность: пищевая инженерия малых предприятий

 

Расчетное задание 

по  курсу «Аспирация и вентиляция пищевых  производств»

ТЕМА: «Проектирование аспирационных и вентиляционных установок»

Группа  ПИ-09 
Студент                                                                           Сивенкова С.В.

                       подпись     Фамилия   И. О.

Преподаватель к.т.н., ст. преподаватель                          Гончаров М.В.

уч. звание, должность подпись Фамилия И. О.

«     »                   2013 год

 

 

 

 

 

 

Смоленск 2013

 

ЗАДАНИЕ

 

Выбрать оборудование из прилагаемой литературы не менее 4-5 позиций и создать производственную и аспирационную линию.

Оборудование  разместить в 5-м этажном здании с  размерами цехов:

высота этажей Н₁=6000 мм;

                 Н₂=6000 мм;

                 Н₃=5500 мм;

                 Н₄=4000 мм;

                 Н₅=2750 мм;

ширина этажа  В=14000 мм;

длина этажа   А=18000 мм.

Помещения на 5-м этаже: зал заседаний, сан. узел-10 м³. Потребляемая мощность светильников 60 Вт.

Оборудование  размещено на 1, 3 и 4 этажах.

Вид оборудования: оборудование комбикормовых заводов  с отделением готовой продукции.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ВЫЯВЛЕНИЕ  ОБОРУДОВАНИЯ, ПОДЛЕЖАЩЕГО АСПИРАЦИИ 5

2. РАСЧЕТ КРАТНОСТИ  ВОЗДУХООБМЕНА И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ 6

3. КОМПАНОВКА АСПИРАЦИОННОЙ  СЕТИ 8

4. РАСЧЕТ, ПОДБОР ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ  И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ СОПРОТИВЛЕНИЯ 9

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА К СЕТИ 10

6. РАССТАНОВКА ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ  И ВЕНТИЛЯТОРОВ 11

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАССЫ  ВОЗДУХОВОДОВ 12

8. РАСЧЕТ АСПИРАЦИОННОЙ  УСТАНОВКИ 13

9. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ  ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА И РАСЧЕТ  МОЩНОСТИ ДЛЯ ЕГО ПРИВОДА. 25

10. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ 26

    10.1 Расчет воздухообмена в помещении. 26

    10.2 Расчет трассы для вентиляции 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 44

ПРИЛОЖЕНИЕ 45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

На комбикормовых  заводах все технологические  процессы хранения и переработки  комбинированных смесей зерна сопровождаются образованием большого количества пыли внутри оборудования, которое может  достигать взрывоопасной концентрации, а при выделении в окружающую среду создает концентрации, опасные для здоровья людей.

Под пылью понимают вид аэрозоля, т.е. дисперсную систему, состоящую из мелких твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии  в газовой среде.

В зерноперерабатывающей промышленности к производственной пыли относят мелкие  и легкие органические и неорганические твердые частицы, которые выделились в производственное помещение из зерновой массы при перемещении, обработке и переработке комбикормов, а также их различных сыпучих компонентов.

Для предотвращения выделения пыли в производственные помещения используются аспирационные  установки.

Аспирационные установки на предприятиях для хранения и переработки зерна имеют  санитарно-гигиеническое, технологическое  и экологическое назначения.  То есть, роль аспирационных установок состоит в улучшении условий труда, сохранении здоровья людей, организации воздушных потоков, очистке зерна от примесей и сортировании промежуточных продуктов переработки зерна воздушными потоками, в охлаждении рабочих органов машин и перерабатываемых продуктов.

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЫЯВЛЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ, ПОДЛЕЖАЩЕГО АСПИРАЦИИ

 

Комбикормовый завод представляет собой пятиэтажное  здание. Все оборудование для завода, которое необходимо аспирировать, занесём  в таблицу 1.

Таблица 1.

Аспирируемое  оборудование.

№	Наименование  аспирируемого оборудования	Количество	Этаж установки	Расход воздуха, м3/ч		Потери давления в  машине, Па
				На одну  машину	На все машины
1	Бункер для  готовой продукции	1	1	340	340	60
2	Машина просеивающая А1-ДСМ	1	3	400	400	500
3	Смеситель СГК-1М	1	3	420	420	60
4	Дробилка молотковая А1-ДМ2Р-22	1	4	480	480	100

 

Общий расход воздуха Q_общ=1640 м³/ч.

 

2. РАСЧЕТ КРАТНОСТИ  ВОЗДУХООБМЕНА И ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРА ТИПА ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ

 

2.1. Рассчитаем кратность воздухообмена для 1-го этажа:

, 

где – общий расход воздуха, м³/ч;

V_n – внутренний объем всех рабочих помещений цеха, м³.

, 

где А – длина, 18 м;

     В – ширина, 14 м;

     – высота 1-го этажа, 6 м.

 м³,

Тогда,

 обмена в час.

Т.к. величина обмена не велика, то нет необходимости считать  рециркуляцию.

2.2. Рассчитаем  кратность воздухообмена для  3-го этажа:

,

 м³,

Тогда,

 обмена в час.

Т.к. величина обмена не велика, то нет необходимости  считать рециркуляцию.

2.3. Рассчитаем  кратность воздухообмена для  4-го этажа:

,

 м³,

Тогда,

 обмена в час.

Т.к. величина обмена не велика, то нет необходимости  считать рециркуляцию.

Т.к. кратность  воздухообмена получаем меньше допустимой, то проектируем аспирационную сеть с выбросом очищенного воздуха в  атмосферу.

 

3. КОМПАНОВКА АСПИРАЦИОННОЙ СЕТИ

 

Объединение оборудования в сети способствует повышению технико-экономических  показателей и эксплуатационной надежности, при этом  соблюдают  принципы компоновки.

 Принцип  одновременности: все оборудование  должно работать в одно и то же время.

Технологический принцип: пыль во всем оборудовании должна быть одинакова или близка по качеству.

Оборудование  расположено близко друг к другу. Температура воздуха постоянная и равная 20 °С.

Сеть по технологическому принципу должна объединять часть оборудования или все оборудование одной технологической линии. Транспортное оборудование, не являющееся составной частью технологической линии, объединяют в одну сеть по виду сырья.

В состав сети включают оборудование, работающее одновременно. Внутрипроизводственные бункеры объединяют в самостоятельные сети. Сети следует проектировать преимущественно с вертикальными воздуховодами или располагать воздуховоды под углом 60˚ к горизонту.

В сетях для  аспирации весовых дозаторов  и смесителей надо предусматривать переточные воздуховоды (байпасы) между дозаторами и смесителями.

В сетях, предназначенных  для аспирации оборудования линии  приготовления премиксов, необходимо предусматривать высокоэффективные  пылеуловители: батарейные установки  циклонов или фильтры.

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ, ПОДБОР ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ИХ СОПРОТИВЛЕНИЯ

 

По расходу  воздуха в пылеуловителе, который  по сравнению с полезным расходом Q_сети учитывает 5%-ный подсос воздуха в воздуховодах, подберем размеры пылеуловителя и определим его сопротивление.

На комбикормовом  заводе в его отделениях применяют  батарейные установки циклонов или  фильтры.

Циклоны подбирают  по расходу воздуха:

 м³/ч

Примем циклон БЦ500

Определи скорость

Определим сопротивление циклона:

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ  ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА К СЕТИ

 

Для того чтобы  спроектировать трассу воздуховода  на чертеже общего вида комбикормового завода проведем предварительный подбор вентилятора по расходу воздуха и ориентировочному давлению вентилятора.

Расход воздуха  в сети, перемещаемого вентилятором Q_в, определяем с учетом полезного расхода Q_п.сети и подсосов воздуха в сети, т.е.

,

где - полезный расход воздуха в сети, м³/ч,

     - подсосы воздуха в сети.

      , где

 – подсос воздуха в воздуховодах, ориентировочно равный 5% полезного расхода Q_сети, м³/ч;

 – подсос во всасывающих циклонах, м³/ч; для циклонов БЦ-500 равен 5%.

м³/ч.

Ориентировочное давление вентилятора  , равное ориентировочному сопротивлению сети, принимают равным 2000-2500 Па при циклонах типа БЦ. [1 с.137]. Примем ориентировочное давление вентилятора Па.

По найденному расходу  воздуха  (м³/ч) и ориентировочному давлению вентилятора =2500 (Па) по аэродинамическим характеристикам предварительно подберем вентилятор с максимальным КПД.

Примем вентилятор радиальный В.Ц5-35-4.01.

Размеры всасывающего и выхлопного отверстий соответственно равны  D_вх=174 мм, и а_выххв_вых=138х175 мм.

 

6. РАССТАНОВКА  ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ И ВЕНТИЛЯТОРОВ

 

Зная размеры  циклона и вентилятора, определяем место их установки. Устанавливаем вентилятор и пылеуловитель снаружи здания, близко друг к другу, предусмотрев нормальные проходы для удобства обслуживания. Циклон устанавливаем перед вентилятором и располагаем их на 4 этаже.

 

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ТРАССЫ ВОЗДУХОВОДОВ

 

До начала проектирования трассы воздуховодов на чертежах общего вида цеха вычерчивают аспирируемое оборудование с размерами аспирационных  отверстий и привязкой к главным  осям. В начале проектирования трассы воздуховодов вычерчиванием конфузоры (отсасывающие патрубки) аспирируемого оборудования. После вычерчивания конфузоров на чертежах общего вида цеха проводим в осях трассу воздуховодов, руководствуясь определенными принципами, и выбираем окончательный оптимальный вариант, который вычерчивают в масштабе 1:100.

 

8. РАСЧЕТ АСПИРАЦИОННОЙ  УСТАНОВКИ

 

Для расчета  аспирационной установки необходимо знать место расположения аспирируемого  оборудования, вентиляторов, пылеуловителей и расположение трассы воздуховодов. Сначала разобьем сеть на участки, выделив  главную магистраль и боковые параллельные участки. Главная магистраль состоит из 7 участков: АБ-БВ-ВГ-ГД-ДЕ-ЕЖ-ЗИ, и имеет 3 боковых: аБ, бВ, вГ. Результаты расчета сведены в таблицу А.1 (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).

 

Участок АБ

 

Зададимся скоростью  движения воздуха на первом участке главной магистрали: V=12 м/с, Q=400 м³/ч.

Определим диаметр  воздуховода:

Подберём из приложения 7 [1, с. 206]  ближайший стандартный  диаметр D=110 мм.

Уточним скорость по расходу и диаметру:

, где

S - площадь поперечного сечения воздуховода, м³

В приложении 7 [1, с. 206] наряду с диаметрами приведены  и площади поперечного сечения  стандартных воздуховодов, S=0,0095 м³

 м/с.

Динамическое  давление и потери давления на единицу  длины воздуховода находим из прил. 7 по известным скорости и диаметру воздуховода: Н_д=85,2 Па, R=17,3 Па/м. [1, с. 206].

Определим размеры  входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия:            

,

где V_вх - скорость на входе в конфузор, для комбикормовой пыли примем 0,5 м/с. [1, с. 32],      

 м²

Примем одну из сторон конфузора b=400 мм.

Длину конфузора (мм) определим по формуле:

,

где - угол сужения конфузора, примем 45⁰

При диаметре D=110 мм длина конфузора:

 мм.

Коэффициент сопротивления  конфузора определим из табл. 8 [1, с.66]  в зависимости от l_к/ D >1 и =45⁰; =0,09.

Вычислим длину отводов: