Расход воздуха на вентиляцию

Количество воздуха для машин. По литературным данным, при проектировании электрических машин может приниматься перегрев воздуха в машине 25-30 °С. Однако практически при определении количества необходимого охлаждающего воздуха заводы-изготовители электрических машин, особенно машин постоянного тока, принимают значительно меньший перегрев (всего 15-18 С). Снижение перегрева при расчете потребного количества охлаждающего воздуха создает запас в количестве воздуха.

В замкнутых системах вентиляции нагретый воздух, выходящий из машины, возращается обратно в машину через 10-20 с и за каждый оборот нагревается на 15- 18 °С, охлаждаясь затем в воздухоохладителях до начальной температуры.

Плотность воздуха зависит от влажности, давления и температуры, а также его химического состава. При практических расчетах влияние этих факторов, кроме температуры, незначительно и учитывать их не нужно.

Влияние температуры на плотность воздуха сказывается в большей мере. Например, при температуре входящего в машину холодного воздуха, равной 40 °С, температура выходящего из машины нагретого воздуха будет 55 - 58 °С. Отсюда средняя температура воздуха в машине 47,5 - 49 °С.

Количество воздуха, задаваемое заводами - изготовителями машин, не рекомендуется уменьшать даже в том случае, если воздух подается в машину более холодным (при температуре ниже +40 °С). При уменьшении количества воздуха поток его становится более спокойным и исчезает турбулентность (вихревое движение воздуха), необходимая для равномерного охлаждения всех нагревающихся частей машины. Кроме того, уменьшенный расход воздуха ухудшает теплоотдачу машины и превышает его перегрев по отношению к температуре охлаждающего воздуха.

Заводы - изготовители машин иногда принимают несколько увеличенное количество воздуха (до 4 м3/мин на 1 кВт потерь), например для машин, работающих на разных скоростях, в том числе и на низких, когда вентиляционный эффект, создаваемый самой машиной, уменьшается, а также для сильно нагруженных или еще не освоенных и не прошедших испытания машин.

Однако повышенное количество воздуха увеличивает мощности двигателей вентиляторов и укрупняет все вентиляционное оборудование. Для открытых машин обычно принимают несколько увеличенный расход воздуха для отвода потерь в связи с трудностями направить нужным образом потоки воздуха внутри машины. Расход воздуха для отвода тепловыделений у тиристорных преобразователей несколько меньше, чем у электрических машин той же мощности, в связи с более высоким к. п. д. таких преобразователей.

Этот расход воздуха подсчитывают с учетом задаваемого заводом-изготовителем допустимого перегрева воздуха в тиристорных преобразователях (обычно около 12°С). Дополнительные трудности при вентиляции тиристорных преобразователей возникают из-за относительно невысокой температуры воздуха, допускаемой на входе в преобразователь (40 °С), и необходимости обеспечения отвода тепла от тиристоров, расположенных в верхней части шкафа и находящихся в наиболее неблагоприятных условиях охлаждения.

Количество воздуха для электромашинных помещений. В электромашинных помещениях даже при устройстве локальных вентиляционных установок для всех электрических машин, являющихся основными источниками тепловыделений, имеют место значительные поступления тепла в помещение через кожухи электрических машин (8% и более), утечки нагретого воздуха из недостаточно герметичных замкнутых систем вентиляции машин (около 20%), а также от различного электрооборудования, установленного в электромашинном помещении (преобразователи, щиты и т. п.).

Для определения количества воздуха, подаваемого в электромашинное помещение, и выяснения производительности кондиционеров или установки добавочного воздуха и необходимого количества фильтров сравнивают расходы воздуха, потребные по условиям кратности обмена воздуха в электромашинном помещении для создания избыточного давления, предотвращающего попадание пыльного воздуха из смежных помещений и снаружи, и отвода потерь (тепловыделений). Принимают больший из расходов. Кратность обмена воздуха в электромашинном помещении при надлежащей его герметизации принимают равной 2-3 объемам в течение 1 ч.

Герметичность электромашинного помещения может быть достигнута исключением естественного (дневного) освещения, устройством минимального количества уплотненных ворот и дверей, а также надежным уплотнением проемов, например в местах прохода валов приводных двигателей прокатных клетей и выходов труб и кабелей из помещения.

Согласно ОСТ 16-0-684-001-70 на электрические машины для прокатных станов для расчета вентиляции электромашинных помещений принимают суммарное количество потерь с запасом - 1,2 раза выше количества потерь, фактически выделяемых электрооборудованием, установленным в помещении. Для вентиляции электромашинных помещений, где имеются затруднения с отводом потерь (невозможность устройства аэрации), допускаются льготные условия превышения температуры в рабочей зоне электромашинного помещения над температурой наружной среды, а именно: для теплонапряженности до 20 ккал/м3 допускается перепад температур 3 °С и свыше 20 ккал/м3 - 5 °С. Большинство насыщенных оборудованием электромашинных помещений характеризуется теплонапряженностью более 20 ккал/м3 (перегрев воздуха Д = 5°С).

При увлажнении воздуха можно допустить больший перепад температур между внутренним и наружным воздухом (Д = 7-8°С), потому что увлажнение снижает температуру проходящего воздуха примерно на 2 - 3°С.

Отводимые потери ДР определяют отдельно по подвалу и по первому этажу электромашинного помещения. При обычно принятой системе вентиляции "снизу - вверх", когда приточный воздух подается в рабочую зону и удаляется из верхней зоны, потери по первому этажу принимают приблизительно с коэффициентом т= 0,85, учитывающим долю тепла, уносимого вверх, минуя рабочую зону, и поэтому не перегревающего ее. Этот коэффициент получен опытным путем по данным Гипротиса после обследования ряда электромашинных помещений.

При подаче воздуха в электромашинное помещение горизонтально направленными сосредоточенными струями этот коэффициент, по-видимому, будет несколько меньше. Получается, что для отвода от электромашинного помещения 1 кВт потерь требуется воздуха с учетом отвода части тепла ограждающими конструкциями (стенами, крышей и т. п.) 360-480 м3/ч, а иногда и более (согласно ОСТ 16-0-684-001-70 требуется не менее 500 м3/ч на 1 кВт потерь). Такая зависимость количества воздуха от величины тепловыделений предполагает равномерный подогрев всего воздуха, подаваемого в электромашинное помещение, полным количеством тепловыделений. Однако в действительности тепловыделения не одинаково распределены по площади помещения: наружный воздух обычно подают сосредоточенно в одно или несколько мест, поэтому эффект охлаждения в различных частях помещения может быть разным. Для правильного размещения установок добавочного воздуха или кондиционеров необходимо учитывать расположение электрооборудования и ожидаемые теплопотери.

Столь значительное количество воздуха для вентиляции электромашинного помещения по сравнению с количеством воздуха, потребным для вентиляции машин (180-210 м3/ч), требуется потому, что перепад температур между внутренним и наружным воздухом составляет для электромашинных помещений 3-5°С, а для машин 15-18°С.

Количество воздуха, необходимое для вентиляции электромашинных помещений, может быть значительно снижено при применении кондиционеров для вентиляции этих помещений. В этом случае превышение температуры в рабочей зоне электромашинного помещения определяют не относительно высокой температуры наружного воздуха, а относительно температуры охлажденного воздуха, приготовленного кондиционером, которая всегда ниже наружной. Поэтому можно допустить больший перепад между этой температурой и температурой воздуха в электромашинном помещении, а при увеличенном перепаде требуется меньшее количество воздуха для отвода потерь. Однако применение кондиционеров в основном вызвано не столько снижением расхода воздуха, сколько созданием более комфортных условий в электромашинном помещении.

Известно, что в летнее время в некоторых электромашинных помещениях при недостаточно эффективной вентиляции температура воздуха достигает недопустимых пределов (50 °С и более). В электромашинных помещениях, для вентиляции которых применены кондиционеры, температура воздуха ниже наружной, что очень важно для нормальной работы оборудования и эксплуатационного персонала.

При наличии кондиционеров температура воздуха не должна превышать в рабочей зоне 28 °С при постоянном нахождении персонала и 35 °С при эпизодическом нахождении персонала. Наличие в электромашинном помещении отдельного комфортного помещения приравнивается к условиям эпизодического нахождения персонала в электромашинном помещении. При определении верхних и нижних пределов температуры в электромашинном помещении следует учитывать пределы температуры, которые при наиболее неблагоприятных условиях выдерживает электрооборудование, установленное в этом помещении. Согласно ОСТ 16-0-684-001-70 верхняя предельная температура окружающего воздуха в элект-ромашинном помещении не должна превышать 40°С.

Практически количество добавочного воздуха должно быть не менее 10% общего количества воздуха, циркулирующего через электрические машины. Когда машин мало и этот фактор не является показательным, а также при большом количестве тепловыделений и неплотностей в электромашинном помещении, может потребоваться увеличение количества добавочного воздуха.

Увеличенное количество добавочного воздуха может потребоваться также в крупных электромашинных помещениях, где кроме вращающихся машин главного привода расположено много другого оборудования (статические преобразователи, распредустройства и т. п.).

При недостатке исходных данных для расчета тепловые потери, выделяемые в электромашинное помещение, ориентировочно определяют как 1% потребляемой мощности машин, работающих по замкнутой системе вентиляции, плюс все другие тепловые потери в электромашинном помещении.

Обычно обосабливают по воздуху первый этаж и подвал электромашинного помещения. Часто возникает необходимость в таком разделении по условиям пожарной безопасности. При определении раздельного баланса воздуха по первому этажу и подвалу электромашинного помещения следует учитывать воздух утечек, считая, что воздух, проходящий через точку атмосферы, забирается из подвала и нагретым выделяется в первый этаж.

Количество потребного воздуха для современных электромашинных помещений по мере роста количества и мощностей оборудования непрерывно возрастает. Например, для основного электромашинного помещения прокатного стана 2000 Череповецкого металлургического завода потребовалось воздуха около 3 млн. м3/ч для отвода 6000 кВт тепловыделений. Для этого было установлено 12 кондиционеров производительностью по 250000 м3/ч.

Новости светотехники