Okap nad źródłem o małej emisji ciepła

OKAPY

1

OKAP - rodzaj odciągu miejscowego, stosowany do usuwania zanieczyszczeń gorących i innych, lżejszych od powietrza.

Okap umieszcza się zawsze nad źródłem emisji, ewentualnie lekko po skosie.

2

Okap nad źródłem o małej emisji ciepła

1. Temperatura źródła nie przekracza +40°C.

(zdolność unoszenia się zanieczyszczonego powietrza jest ograniczona).

2. W celu uzyskania żądanej skuteczności - zapewnić odpowiednie pole prędkości w pobliżu źródła emisji.

W praktyce stosowane są trzy metody obliczeniowe:

• klasyczna - Dalla Valle

• niemiecka - podawana przez Recknagla

• oraz metoda zmodyfikowana przez Baturina, podawana przez ASHRAE oraz poradnik Recknagla.

3

Metoda klasyczna (Dalla Valle)

V =1,4⋅U⋅x⋅w ˙

m

/ s

U – obwód powierzchni wlotowej do okapu, m x – odległość płaszczyzny wlotowej do okapu od płaszczyzny, na której znajduje się źródło emisji, m

w_m – średnia prędkość powietrza w przestrzeni pomiędzy wlotem do okapu a źródłem emisji.

Zalecane prędkości w_m:

-w pomieszczeniach o nieruchomym powietrzu w_m= 0,2...0,3 m/s -w pomieszczeniach o słabym ruchu powietrza w_m= 0,3...0,4 m/s -W pomieszczeniach o silnym ruchu powietrza w_m= 0,4...0,5 m/s

4

Metoda niemiecka (Recknagel)

s / m w

x U

2

V  =   

U – obwód powierzchni wlotowej do okapu, m

x – odległość płaszczyzny wlotowej do okapu od płaszczyzny na której znajduje się źródło emisji, m

w_x –prędkość porywania na krawędzi źródła emisji.

- w pomieszczeniu o nieruchomym powietrzu - w_x = 0,1  0,15 m/s;

- w pomieszczeniu o słabym ruchu powietrza - w_x = 0,15  0,3 m/s - w pomieszczeniu o silnym ruchu powietrza - w_x = 0,3  0,4 m/s.

5

Metoda zmodyfikowana

(ASHRAE, Baturin)

s / m w

A

V  = 

A – pole powierzchni wlotu do okapu, m²

w_a – prędkość przepływu powietrza w płaszczyźnie wlotowej do okapu, m/s

Zalecane prędkości w_a (przy swobodnym dopływie powietrza):

- przez cztery krawędzie okapu w_a = 0,9...1,2 m/s

- przez trzy krawędzie okapu w_a = 0,8...1,1 m/s - przez dwie krawędzie okapu w_a = 0,7...0,9 m/s - przez jedną krawędź okapu w_a = 0,5...0,8 m/s

6

Projektowanie okapów

h

 = 30 45°

a

b

h₁ Wyznaczanie wymiarów

okapu nad źródłem o małej intensywności emisji ciepła.

Wysunięcie okapu poza obrys rzutu źródła emisji

ciepła oblicza się z zależności:

a = 0,4 × h₁ lub a = 0,2 × h lub a = 250  400 mm

7

Skuteczność działania okapu

Widmo rozkładu prędkości w płaszczyźnie wlotowej do okapu

8

Sposoby polepszania skuteczności okapów

a. b. c.

d.

a) okap z przegrodami;

b) okap z wkładkami wyrównującymi prędkość w płaszczyźnie wlotowej;

c) okap ze szczeliną na obwodzie płaszczyzny wlotowej;

d) szczegół konstrukcyjny wkładki wyrównującej.

9

Okapy nad źródłami o dużej emisji ciepła

Wg. COBRTI „INSTAL”

s / t m

c

Q 7

,

V 0

p

zj









= 



Q_zj – strumień ciepła jawnego emitowany przez źródło, kW

t – przyrost temperatury powietrza usuwanego przez okap t = t_w – t_p c_p – właściwa pojemność cieplna powietrza, kJ/kgK

 – gęstość powietrza usuwanego, kg/m³ 0,7 – sprawność okapu.

?

?

Mnożnik 0,7 zmniejsza

wydajność okapu, a nie emisję zanieczyszczeń !

Wg. Objaśnień: 0,7 bo taka jest sprawność okapu…

10

Okapy nad źródłami o dużej emisji ciepła

11

Powierzchnia przekroju strumienia ogrzanego powietrza

a

b

h₁ = b A = a ×

b

A

h₁ A = D²/4

D = d + 2h₁ tg

 = 4  5°

D

B

d

12

Emisja ciepła Q

Ciepło jawne

kW t

A

Q

= 



 

_k – współczynnik przejmowania ciepła drogą konwekcji, W/m²K A_c – powierzchnia urządzenia oddająca ciepło, m²

t =  − t_p , różnica temperatury powierzchni oddającej ciepło i powietrza z dala od urządzenia, K

Lp. Kształt i położenie powierzchni _k 12

3 4 5 67

Pionowe płaszczyzny o wysokości >0,6 m.

Pionowe płaszczyzny o wysokości <0,6 m.

Poziome płaszczyzny skierowane w górę Poziome płaszczyzny skierowane w dół Pojedyncze poziome cylindry d w m.

Pionowe cylindry o wysokości >0,6 m.

Pionowe cylindry o wysokości <0,6 m.

1,7 (t)^0,25 1,18 (t/h)^0,25 2,15 (t)^0,25 1,13 (t)^0,25 0,95 (t/d)^0,25 0,9 (t/d)^0,25

_k z poz 6 pomnożyć dla wys. h =0,03m- 3,5, 0,06m- 2,5, 0,09m- 2,0, 0,12m- 1,7, 0,15m- 1,5, 0,3 m- 1,1

13

Emisja ciepła Q

Ciepło utajone

Q _u =W⋅ ( ^{r +c} _o ^⋅t _o ) _kW

W – emisja pary wodnej, kg/s r – ciepło parowania, kJ/kg

c_o – właściwa pojemność cieplna pary wodnej, kJ/kgK t_o – temperatura pary wodnej, °C

14

Okapy nad źródłami o dużej emisji ciepła

Jeżeli okap jest zamontowany na wysokości większej niż 1 m nad źródłem emisji, należy

obliczyć średnicę strugi unoszącego się

strumienia ogrzanego powietrza na wysokości wlotu do okapu.

Na tej podstawie konstruuje się okap.

Wymiary wlotu do okapu powinny być większe od obliczonej średnicy strugi.

15

D

b

h₁

Z teoretyczne

punktowe źródło emisji

Z = h₁ + 2 b D = 0,435 Z^0,88

Schemat do obliczania średnicy strugi ogrzanego powietrza.

Metoda Suttona ₁₆

Okapy nad źródłami o dużej emisji ciepła

Minimalny strumień powietrza usuwanego:

V ˙ _min = 0 ,07924⋅Z ^1,5 ⋅ √ ^{3 Q m 3 / s}

Wydajność wentylatora powinna być większa o strumień powietrza, który będzie zasysany przez dodatkową powierzchnię wlotu do okapu

(wynikającą z powiększenia wymiarów okapu w stosunku do średnicy strugi gorącego powietrza).

A

w V

= 

w = 0,5 ... 0,75 m/s

V = V _min + V ₁

17

Okap kuchenny

18

PODSUMOWANIE

Zasady projektowania wentylacji lokalizującej

Wybór właściwego rodzaju odciągu !!!

19

20

1m³/s 0.78m³/s 0.74m³/s

0.39m³/s

21

Odciąg = ssawka

1.

Ssawka powinna mieć kształt i rozmiary dostosowane do obsługiwanej maszyny;

jednocześnie musi zapewnić odpowiedni zasięg strugi wywiewanego powietrza.

2.

Otwór ssawki powinien znajdować się możliwie jak najbliżej źródła emisji zanieczyszczeń.

3.

Wlot do ssawki powinien znajdować się na drodze naturalnego ruchu cząstek

zanieczyszczeń.

22

V=1 V=1/10 V=1/100

23

4. Wlot do otworu ssawki powinien być zabezpieczony przed wpływem zaburzeń ruchu powietrza w strefie działania ssawki; w miarę możliwości należy stosować wszelkiego rodzaju osłony.

5. Otwór ssawki powinien być usytuowany tak, aby

zanieczyszczenia były odciągane od dróg oddechowych pracownika obsługującego proces technologiczny.

6. Przyłączenie przewodu ssawnego do ssawki powinno stawiać możliwie mały opór przepływającemu

powietrzu.

https://www.youtube.com/watch?v=Ky8y2jDk6i8

24

25

7.

Otwór ssawki odbierającej powinien być większy lub mieć takie same rozmiary jak struga powietrza kierowanego do ssawki.

8.

Rozkład prędkości powietrza zasysanego przez ssawkę powinien być jednorodny, różny od naturalnego rozkładu prędkości wlotowej do otworu. Uzyskuje się to np.

przez zainstalowanie w otworze ssawki odpowiednio ukształtowanych kierownic.

https://www.youtube.com/watch?v=Vzpaz0j5GcI

26

b 1 2

a) okap swobodnie zawieszony,

b) ssawka boczna, osiowo-symetryczna z kołnierzem, oparta o blat stołu warsztatowego.

1. ssawka, 2. kierownica,

3. prostopadłościenny wlot do okapu redukujący zawirowania powietrza.

1 2

3

a

27

Wymiarowanie przewodów wywiewnych

◼

Do budowy przewodów wywiewnych odciągów miejscowych używa się najczęściej kanały o

przekroju kołowym. Jeżeli warunki miejscowe będą wymagały przewodów prostokątnych,

należy stosować przekroje najbardziej zbliżone do kwadratu.

◼

W przewodach wywiewnych musi być

zapewniona co najmniej minimalna prędkość przepływu powietrza, zapewniająca transport zanieczyszczeń.

28

3.

Średnicę przewodu oblicza się z zależności:

d=1 ,128 √ ^{V w}

V – strumień powietrza, m³/s

w – przyjęta prędkość transportu, m/s

W celu obniżenia kosztów wykonania i montażu

przewodów, zaleca się stosowanie kanałów o typowych średnicach.

29

Rodzaj

zanieczyszczeń

przykłady

transportu m/s pary, gazy, dymy wszystkie pary, gazy, dymy 5 do 10

wyziewy spawalnictwo 10 do 13

bardzo drobny,

lekki pył włókna bawełny, pył wełniany, pył

litograficzny 13 do 15

suche pyły i

proszki drobny pył gumowy, włókno jutowe,

pył bawełniany, lekkie wióry 15 do 20 stand. pył

przemysłowy proszki szlifierskie, pył polerski,

ziarno kawowe, pył ceglany i tp. 18 do 20 pył ciężki wilgotne trociny, wióry metalowe,

piaskowanie, wilgotna szczecina 20 do 23 pył ciężki i

wilgotny

wilgotny pył cementowy, odpady z

obróbki skóry, wapno niegaszone > 23 ₃₀

Straty ciśnienia w odciągach miejscowych

Strona ssawna

d

wl P

p =  



powierzchnia wlotu nie większa

niż 2 × powierzchnia

kanału





Ssawki zbieżne o przekroju wlotowym kołowym lub

prostokątnym, z kołnierzem lub bez.

 jest większym kątem zbieżności kształtki

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

0 20 60 100 180

kąt zbieżności kształtki [°]

współczynnik miejscowej straty ciśnienia

przekrój kołowy przekrój prostokątny

31

Wlot z kryzą

 = 1,78 (ciśnienie dynamiczne obliczone dla prędkości w otworze kryzy)

Bosy koniec rury

 = 1,0

Współczynniki strat miejscowych na wlocie do ssawek

Rura z kołnierzem

 = 0,5

32

Podciśnienie w otworze ssawki

wl d

ss

P p

p = + 



Dla ssawek o prostej konstrukcji:

Δp _ss = ( _1+ζ ) _{⋅ P}

d

W przypadku ssawek o konstrukcji złożonej, np. z komorą

rozprężną lub wieloszczelinowych, należy uwzględniać zmiany

prędkości w obrębie tego elementu. 33

Straty ciśnienia w ssawce złożonej

d kan d ss

ss P d P P

p = +   +  

 _{1 2}

P_d – ciśnienie dynamiczne (wstawia się wartość większą – w szczelinie lub w kanale), Pa

 – współczynnik straty miejscowej – odpowiednio dla wlotu do ssawki i do kanału, -

P_d^ss – ciśnienie dynamiczne, obliczone dla prędkości w ssawce, Pa P_d^kan – ciśnienie dynamiczne, obliczone dla prędkości w kanale, Pa

34

Oczyszczanie powietrza przed usunięciem do atmosfery

◼

Spełnienia wymagań lokalnych przepisów i norm dotyczących emisji zanieczyszczeń i ochrony

środowiska.

◼

Spełnienia wymagań ochrony miejsc pracy przed wtórnym zanieczyszczeniem.

◼

Uzyskania możliwości recyrkulowania powietrza do strefy pracy.

◼

Zapobieżenia skażenia najbliższej okolicy.

◼

Zabezpieczenia sąsiadów przed oddziaływaniem emitowanych zanieczyszczeń.

Urządzenia do oczyszczania powietrza dobiera się w celu:

35

Dobieranie urządzeń do oczyszczania powietrza

◼

Rodzaj zanieczyszczeń (liczba składników, ich stężenie, czy zanieczyszczenia gazowe czy

ziarniste ...).

◼

Wymaganą sprawność usuwania zanieczyszczeń.

◼

Metodę utylizacji oddzielonych zanieczyszczeń.

◼

Parametry usuwanego powietrza (temperatura, wilgotność).

Przy dobieraniu urządzeń do oczyszczania powietrza należy mieć na uwadze:

36

Urządzenia wprawiające powietrze w ruch

◼

Wentylatory – wydajność, spręż, materiały konstrukcyjne, poziom hałasu, miejsce

montażu w instalacji.

◼

Iniektory – parowe, gazowe, wodne.

37

Odzysk energii

◼

Dobór systemu zależy od parametrów usuwanego powietrza oraz rodzaju i

stężenia transportowanych zanieczyszczeń.

◼

W niektórych przypadkach możliwa jest recyrkulacja powietrza usuwanego (po dokładnym jego oczyszczeniu).

38

Usuwanie powietrza

zanieczyszczonego do atmosfery

◼ Wylot wyrzutni - w miejscu, w którym nie występują zakłócenia przepływu wiatru, wywołane przez

przeszkody znajdujące się w najbliższym otoczeniu budynku i sam budynek.

◼ wyrzutnia na dachu - otwór wylotowy powinien się znajdować powyżej cienia aerodynamicznego,

wywołanego opływaniem powietrza wokół budynku, niezależnie od kierunku wiatru.

39

◼

Wyrzutnia powinna być zlokalizowana poza strefą zagrożenia wybuchem, jeśli taka

występuje. Sama też może ją tworzyć

◼

Pozostałe przepisy: „Warunki techniczne…” oraz odpowiednie normy

40

% prędkości wylotowej

100 50 60 75

12 10 8 6 4 2 0

średnice

a

wyrzutnia pochodniowa – i tak trzymać!

12 10 8 6 4 2 średnice

4 2 0 2 4 6 8

średnice

b

wyrzutnia z daszkiem – ŹLE!

41