Расчет подачи судовых систем вентиляции
Расчет подачи судовых систем вентиляции производится одним из применяющихся в практике судостроения методов: из условия удаления из помещений избытков углекислого газа, влаги и токсичных веществ; по ассимиляции избыточных тепловыделений в воздушный объем вентилируемых помещений; по кратности воздухообмена; по ветровому напору. При расчете подачи систем вентиляции не должен учитываться воздухообмен через иллюминаторы, двери и световые люки.
В общем случае при нормальных метеорологических условиях и отсутствии вредных веществ в воздухе воздухообмен (м3 /ч) при общеобменной вентиляции определяют по формуле:
L = NLч, (1)
где N - число находящихся в помещении людей;
Lч расход воздуха на одного человека, принимаемый в зависимости от назначения помещения и его объема, м3 /ч.
Наиболее характерным показателем степени загрязненности воздушной среды помещений является концентрация углекислого газа. Количество углекислоты, выдыхаемой человеком за определенное время, зависит, как известно, от интенсивности и физических усилий работающих (рис. 3).
| Концентрация СО2 % | 
|
| Продолжительность пребывания, ч. |
1-состояние покоя; 2-легкая работа; 3-работа средней тяжести; 4-работа выше средней тяжести; 5-тяжелая работа.
Рис.3 Концентрация СО2 в невентилируемом помещений при различной интенсивности работы
Поэтому расход воздуха на одного человека (м3/ч) для помещения, где постоянно находятся люди, определяется из условия удаления избытков углекислого газа
Lч = G/( gп.д.к. –gат), (2)
где G - количество углекислоты, выделяемой одним человеком при условии выполнения им физической работы (легкой, средней тяжести, тяжелой), характерной для данного помещения, мг/ч;
gп.д.к.- предельно-допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещения, мг/м3 ;
gат - концентрация углекислого газа в атмосферном возлухе, мг/м3.
Значения gп.д.к. и gат берутся из справочной литературы.
При выделении в воздушную среду помещения других вредных веществ расчет ведется исходя из условия их разбавления до допустимых концентраций. Тогда воздухообмен определяется:
L = Gв.в. /( gв.в. –gпт ), (3)
где L - количество свежего воздуха, необходимого для поддержания в помещении безопасной концентрации вредных веществ, м3 /ч;
Gв.в - количество вредных веществ, выделяющихся в помещении в течение часа, мг/ч;
gв.в. - предельно допустимая концентрация вредного вещества, мг/м3;
gпт - концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м3
Если приточный воздух не содержит загрязнений, (gпт =0), то расчетная формула упрощается, принимая вид:
L = GB.B /gB.B . (4)
По аналогичной методике можно подсчитать воздухообмен (м3/ч), необходимый для поддержания рекомендованного уровня его влажности,
LB = W/ (d1 - d2 ), (5)
где W- количество водяных паров, выделяющихся в помещении в течение часа, мг/ч;
d1 - количество водяных паров в удаляемом из помещения воздухе, мг/м3
d2 - предельно-допустимое количество влаги в воздухе, вводимом в помещение, мг/м3.
При одновременном выделении в воздушную среду помещения нескольких вредных веществ производится расчет объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вредного вещества в отдельности до безопасного его уровня. Сумма полученных объемов определит воздухообмен, необходимый для обеспечения общеобменной вентиляции в рассматриваемом помещении.
По согласованию с органами санитарного надзора разрешается производить расчет систем вентиляции лишь по одному из вредных веществ, содержащихся в воздушной среде, разбавление концентрации которого до безопасного уровня требует наибольшего объема воздуха. Рассмотренная методика используется для расчета систем вентиляции всех судовых помещений, где наблюдаются выделения вредных веществ в воздушную среду, в том числе помещений холодильных машин и аккумуляторных батарей.
Определение воздухообмена из условий ассимиляции избытков тепла.
Расчет вентиляции судовых помещений с избыточными теплопритоками производится из условий ассимиляции теплоизбытков в их воздушную среду. Этот метод используется для определения необходимого объема свежего воздуха (м3/ч) для помещений судов, не оборудованных системами кондиционирования воздуха, с учетом режимов работы оборудования с наибольшими тепловыми напряжениями в летний период
L = Qизбыт/(Cp[(tмко-tнар)-tтр]) = gmN/(Cp[(tмко-tнар)-tтр]), (6)
где g - величины уд. тепловыделений энергетического оборудования (Дж/Вт.ч) - выбирается из таблицы;
m - доля тепловыделений в рабочую зону (Дж/Вт*ч) - выбирается из таблицы;
N - мощность главных двигателей или паропроизводительность котлов (кВт; кг/ч);
- коэффициент, учитывающий тепловыделения от вспомогательных двигателей, работающих одновременно с главными (1…0,9);
Cp-изобарная теплоемкость воздуха, подаваемого в МKО (Дж/(кг*град);
-усредненная плотность воздуха, подаваемого в MKО (кг/м3);
tмко,tнар - соответственно температуры воздуха в МКО и наружного (оС);
tтр - приращение температуры воздуха в вентиляторе и трубопроводах приемного патрубка до рабочей зоны, принимается в пределах 0,5…1,5оС.
После определения суммарного количества наружного воздуха,требуемого для вентиляции всего объема МКО, производят анализ потребностей в снабжении свежим воздухом отдельных рабочих зон и площадей.
Иногда необходимо сделать расчет воздухообмена в помещениях ремонтируемых судов при производстве в них сварочных, газорезательных, очистных, изолировочных, окрасочных и отделочных работ. В этом случае подачу вентиляционных установок для любого судового помещения можно определить по формуле:
L = 1,3nPqLо , (7)
гдеL - воздухообмен м3/ч;
1,3- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения вредных выделений в воздушной зоне (при сварочных работах этот коэффициент можно принять равным единице);
n - число людей, одновременно выполняющих работу в помещении;
Р - производительность труда рабочего (при окраске, изоляции, облицовке в м2/ ч, при сварке и газорезке в м/ч);
q - удельный расход материала (при окраске, изоляции, облицовке в кг/м2, при сварке в кг/м);
Lо- удельный воздухообмен, отнесенный при окраске, изоляции,облицовке и сварке к 1 кг материала, м3/кг; при газорезке к 1 мреза, м3/м.
С методикой аэродинамического расчета вентиляционных систем и другими руководящими материалами можно ознакомиться, пользуясь литературой по вентиляции судовых помещений, атакже основными положениями СНиП 2.04.05-92. «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
Кондиционирование воздуха
Опыт эксплуатации морских судов в тропических и низких широтах показал, что даже совершенная искусственная вентиляция не может обеспечить в полной мере выполнение требований Санитарных правил по созданию комфортных условий для судовых экипажей. Поэтому все современные суда морского флота Украины, построенные для неограниченного района плавания, независимо от ихтипов и назначения оборудуются установками кондиционирования воздуха.
Рис. 4 Схема воздухопроводов 2-х канальной высокоскоростной системы комфортного кондиционирования воздуха помещений на палубе юта современного теплохода
На рис.4 приведена схема воздухопроводов двухканальной высокоскоростной, комфортной системы кондиционирования воздуха помещений на палубе юта современного теплохода.
Системой кондиционирования воздуха называют комплекс технических средств, используемых для обеспечения в помещениях постоянных или меняющихся по заданной программе параметров воздушной среды: температуры, относительной влажности, подвижности и газового состава воздуха. Кроме этого, может выполняться и специальная, особая обработка воздуха: ионизация, озонирование, удаление запахов. Создание заданных параметров воздуха, не зависящих от наружных условий, осуществляется с помощью систем автоматики в специальных установках, называемых кондиционерами.
Станции искусственного микроклимата, обслуживающие помещения, в которых длительно пребывают люди (жилые, общественные, служебные), называют системами комфортного кондиционирования воздуха. 0ни обеспечивают для находящихся в судовых помещениях людей комфортные условия согласно санитарным нормам для морских судов. Технические системы кондиционирования воздуха используются для обеспечения сохранной перевозки грузов, а также для защиты оборудования и металлических конструкций судов от коррозионного воздействия влаги и вредных веществ.
На современных судах получили распространение различные системы кондиционирования. Однако впоследнее время в отечественном и зарубежном судостроении наметилась тенденция к оснащению судов одно- или двухканальным средне- или высоконапорными системами комфортного кондиционирования с частичной рециркуляцией воздуха и индивидуальным регулированием его параметров. Эти системы снабжаются центральными кондиционерами ивентиляторами среднего давления, а также оборудованием и воздуховодами, обладающими высокими аэродинамическими качествами
На рис. 5 представлена схема камеры термо-влажностной обработки воздуха кондиционера типа «Бриз» получившего широкое распространение на судах отечественной постройки.
Тепловлажностная обработка воздуха в кондиционерах этого типа осуществляется воздухоохладителем, двумя воздухонагревателями и увлажнителями. Холодильная установка, обслуживающая кондиционеры, располагается в отдельном от кондиционеров помещении. Хладоагентом является фреон-12, теплоносителем вподогревателях - насыщенный пар давлением 0,3…0,5 мПa ( 3…5 кгс/см2) истепенью сухости 0,9…0,95. Тип кондиционера-центральный, средненапорный, с поверхностным воздухоохладителем и двухступенчатым воздухонагревателем. Предусмотрено ручное и автоматическое регулирование работы кондиционера. Кондиционер скомпонован с электровентилятором.
Наружный воздух, засасываемый через приемный патрубок 6 электровентилятором 1, движется сверху вниз, проходя через противопыльный фильтр 5 и омываятрубки воздухонагревателя первой ступени 2. Затем воздухпоступает вкамеру электровентилятора и, пройдя направляющий аппарат 4, изменяет направление на 90о и нагнетается в разделительную камеру 3, изкоторой расходится в первый8 и второй 7 каналы. Из первого канала воздух направляется в каютные смесители, минуя воздухоохладитель 12 и воздухонагреватель второй ступени 10. Воздух, направляемый во второй канал, сначала поступает в воздухоохладитель 12. Омывая наружную поверхность еготруб, внутри которых циркулирует кипящий фреон, воздух охлаждаетсяи осушается. После этого, изменив направление на 180о, воздух проходит последовательно через паровой увлажнитель 11, паровой воздухонагреватель второй ступени 10, камерный глушитель 9 и далее через второй канал 7 системы кондиционирования к каютным смесителям, в которых происходит перемешивание воздуха, поступающего изпервого и второго каналов.
В режиме "Зима" воздухоохладитель отключается. В режиме "Лето" отключаются воздухонагреватели и увлажнитель.
В современных установках кондиционирования воздуха обычно устанавливаются для кондиционера. Предусмотрено резервирование ихработы, т.е. с помощью переключающих устройств обеспечивается возможность работы одного кондиционера на все судовые помещения. В соответствии с Международной конвенцией по охране человеческой жизни на море все системы искусственного микроклимата имеют аварийное отключение.
1 – электровентилятор; 2 – подогреватель I ступени; 3 – распределительная камера; 4 – направляющий аппарат вентилятора; 5- фильтр; 6 - приемный патрубок; 7 – II канал; 8 - I канал; 9 – камерный глушитель; 10 – воздухоподогреватель II ступени; 11 – увлажнитель; 12 – воздухоохладитель.
Рис.5 Принципиальная схема камеры термо-влажностной обработки воздуха кондиционера типа «Бриз»