Технические средства предприятий сервиса

Южно-российский государственный университет экономики и сервиса

Ростовский институт сервиса

Недолужко А.И., Недолужко А.А.

Технические средства предприятий сервиса

Пособие по курсовому проектированию

Ростов-на-Дону

2005г.
УДК 628.8.697.(075.3) + 629.113.0045

Недолужко А.И., Недолужко А.А.

Технические средства предприятий сервиса

Пособие по курсовому проектированию.

Ростовский институт сервиса 2005

Задача настоящего пособия оказать практическую помощь студентам при выполнении курсовых и дипломных проектов. В пособии приведена тематика проектов, даны пояснения по оформлению пояснительной записки и графической части, подробно изложена методика выполнения основных частей проекта. В приложениях даны справочные сведения и нормативы, необходимые при проектировании.

Пособие предназначено для студентов изучающих дисциплину «Технические средства предприятий сервиса»

Введение

Автомобильный транспорт играет существенную роль в транспортном комплексе России, обслуживая миллионы предприятий и организаций всех форм собственности, а также население. Для обеспечения работоспособности транспортных средств в рыночных условиях все более широкое распространение получает система автосервисных услуг (автосервис). При этом под сервисом (сервисной системой) следует понимать совокупность средств, способов и методов предоставления платных услуг по приобретению, эффективному использованию, обеспечению работоспособности, экономичности, дорожной и экологической безопасности автотранспортных средств в течении всего срока их службы. Решение задач по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей невозможно без использования специального оборудования и инструмента. При проведении ТО и особенно ТР требуется выполнять многие виды работ: от уборочно-моечных до сварочных и окрасочных.

Некоторые виды работ по технологии и мерам производственной безопасности несовместимы и должны выполняться на разных производственных участках. Для создания безопасных условий труда в производственных помещениях зон ТО и ТР, участков (в зависимости от специфики их работы) следует предусматривать создание приточно-вытяжной вентиляции применять оборудование для очистки сточных вод, тепловых завес, местного отсоса ядовитых газов, пыли от шлифовальных и заточных станков и т.п.

При работе над курсовым проектом студент должен использовать полученные знания в области передовых технологий ТО и ТР, базирующихся на современных технических средствах предприятий автосервиса.

1. Общие требования

Задачи проектирования

Курсовые проекты по дисциплине «Технические средства предприятий сервиса» являются завершающим этапом в изучении этой дисциплины и преследуют следующие основные цели:

- закрепить и углубить теоретические знания, полученные при изучении соответствующего курса;

- усвоить методику решения инженерных задач;

- привить навыки пользования специальной литературой при решении конкретных вопросов;

- подготовить студентов к выполнению дипломных проектов.

Требования, предъявляемые к выполнению проектов

В курсовых проектах студенты должны учитывать необходимость:

- применение современных технических средств, высокопроизводительного оборудования для улучшения условий труда;

- повышения производительности труда при ТО и ТР автомобилей;

- обеспечение экологической безопасности, проводимых работ на предприятии автосервиса;

- механизации и автоматизации трудоемких операций.

Для укрепления связи учебного заведения с предприятиями автосервиса курсовые проекты должны носить не только учебный характер, но и максимально отражать интересы предприятия.

Проекты должны выполняться с учетом запросов предприятий автосервиса, а расчеты основываться на прогрессивных нормативных данных.

Объем и оформление курсовых проектов.

Курсовой проект состоит из задания, пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка в объеме 35-55 листов рукописного текста выполняется на бумаге формата А4. Студенты выполняют расчеты системы кондиционирования воздуха и системы очистки сточных вод предприятия автосервиса.

Текст в пояснительной записке следует писать разборчиво, на одной стороне листа, синей или черной пастой, сокращения допускаются только общепринятые.

Графическая часть включает схемы технологических процессов, операций, эскизы, планировки размещения оборудования, различные диаграммы, габаритные и монтажные чертежи и документы, предусмотренные заданием. Объем графической части определяет руководитель курсового проекта. Графическая часть должна выполняться в полном соответствии с требованиями ЕСКД.

Задания на курсовые проекты оформляются на бланках, изготовленных типографским или другим способом и снабжаются соответствующими подписями.

Форма бланка задания на курсовой проект, (работу) представлена в приложении 1.

Задания нумеруются в соответствии со списком учащихся по журналу для каждой учебной группы и выдаются студентам не позднее, чем за 2 месятся до срока сдачи курсового проекта.

Материала в пояснительной записке размещают в следующем порядке:

- титульный лист;

- задание;

- аннотация;

- оглавление (содержание);

- введение;

- основная часть, включающая изложение разделов, предусмотренных заданием;

- выводы и рекомендации;

- библиографический список;

- приложения.

Титульный лист на курсовой проект (работу) выполняется по форме, приведенной в приложении 1.

Содержание приводится в начале пояснительной записки и включает перечисление заголовков всех разделов и подразделов с указанием номеров страниц, на которых помещены эти заголовки.

Задание включает исходные данные курсовой работы.

Введение содержит краткое изложение состояния вопроса, которому посвящена работа, а также цель работы.

Основной текст, как правило, делят на разделы и подразделы. Разделы следует обозначать арабской цифрой с точкой в конце. Подразделы нумеруют в пределах каждого раздела. Номер подраздела должен состоять из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. Точка ставится и в конце номера подраздела.

Пример.

2. Наименование 2-го раздела.

2.1. Наименование I подраздела 2 раздела.

Не рекомендуется употреблять в тексте обороты с местоимениями первого лица ("Я нахожу...", "Мы определяем..."). Следует вести изложение, не употребляя местоимений ("Находим..., определяем..."), или в безличной форме ("Величина находится определяется...").

Не допускается в тексте сокращение слов, кроме общепринятых.

При записи расчетной части необходимо записать формулу, по которой ведется расчет. Расшифровка символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу (если они используются в тексте впервые), приводится непосредственно под формулой, с указанием единиц измерения величин.

При подстановке численных значений величин, входящих в формулу, числа необходимо располагать в том же порядке, в каком располагаются величины в формуле. Вслед за этим пишется окончательный результат вычислений с указанием единицы измерения величины. Промежуточные вычислительные операции и сокращения не указываются.

Пример. Определим объемную производительность системы вентиляции по формуле:

Θ = ,

где М_п - массовая производительность системы, кг/с;

р_в - плотность воздуха, кг/м³.

Θ = = 10 м³/с

Неправильная запись: или =10

Все расчеты выполняются только в системе СИ.

Выводы содержат краткое изложение полученных результатов.

Список литературы содержит только те источники, которые использовались студентом в своей работе.

Он включает:

- номер по порядку;

- фамилии и инициалы авторов;

- полное название книги;

- место издания;

- издательство;

- год издания (без указания слова "год" или "г")

- количество страниц в нем.

В качестве примера оформления этого списка рекомендуется обратиться к списку литературы данного пособия.

Приложение включает общую схему системы кондиционирования воздуха, графо-аналитический расчет системы, выполненный на бланке i-d - диаграммы, схему системы очистки сточных вод.

Все листы пояснительной записки, кроме первого (титульного), должны быть пронумерованы. Нумерация должна быть сквозной и ведется с титульного листа, включая все рисунки и таблицы на отдельных листах, список литературы и приложения.

Организация выполнения и приема курсовых проектов

Руководит курсовым проектированием преподаватель соответствующего предмета. Перед началом проектирования проводится вводное занятие, на котором выдаются задания, разъясняются задачи проектирования, сообщается план и объем пояснительной записки и графической части (чертежей) проекта, примерное распределение времени на выполнение отдельных частей задания. Студенты работают над проектом по графику, составленному руководителем курсового проектирования, который систематически проверяет выполнение этого графика и отмечает в нем выполненные разделы проекта. Законченные курсовые проекты в установленный срок студенты сдают руководителю, который проверяет качество и его соответствие объему, указанному в задании. После проверки руководитель подписывает чертежи и пояснительную записку и возвращает их студенту для ознакомления с рецензией и устранения отмеченных недоработок.

Окончательный прием выполненных проектов проводится в форме открытой защиты. Студент, получивший неудовлетворительную оценку по курсовому проекту, получает другое задание и ему устанавливается новый срок для его выполнения.

2. ПОРЯДОК РАСЧЕТА СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

2.1. Выбор исходных данных

К исходным данным при расчете системы кондиционирования воздуха в помещении относятся:

- необходимые параметры воздуха в помещении;

- расчетные климатические параметры наружного воздуха (или район расположения помещения);

- объем помещения;

- количество людей, находящихся в помещении;

- характер выполняемой ими работы;

- сведения об источниках тепла и влаги в помещении;

- тип системы кондиционирования воздуха.

Предполагается проведение расчета системы комфортного кондиционирования воздуха. Тогда согласно Санитарным нормам и правилам (СНиП) в помещении задаются оптимальные параметры воздушной среды, приведенные в табл. 2.1

Таблица 2.1.

Параметры воздушной среды

Параметры воздуха	Оптимальные	Предельно допустимые	Критические
Температура (С^0)	12÷23	26÷28	29÷30
Относительная влажность (%)	40÷60	85÷90	90÷100
Содержание кислорода (%)
Содержание углекислого газа (%)	0,1	0,1÷1,5	3,0

Район расположения и климатические параметры наружного воздуха в летний и зимний периоды тогда выбираются согласно варианту задания из табл. 2.2

Таблица 2.2

Варианты задания

№ вар- ианта	Город	Температура,С^0	Относительная влажность, φв %
		летом	зимой	летом	зимой
	Алма-Ата Архангельск Ашхабад Баку Барнаул Вильнюс Владимир Грозный Ереван Иванова Иркутск Киев Краснодар Краснодар Ленинград Минск Москва Мурманск Новосибирск Омск Пермь Рига Ростов – на – Дону Самарканд Свердловск Сочи Ставрополь Таллин Ташкент Уфа Хабаровск Харьков Чита Ялта Ярославль		- 22 -32 -12 -3 -37 -23 -28 -16 -18 -28 -36 -22 -18 -40 -24 -23 -26 -26 -12 -36 -31 -19 -21 -13 -24 -1 -19 -21 -13 -30 -33 -22 -39 -11 -28

Объем помещения, количество людей, находящихся в нем, и мощность источников тепла определяются согласно номеру учебной группы и номеру вариантов по формулам, приведенным в табл. 2.3

Таблица 2.3

Расчет вариантов

№ учебной группы (однозначное число)	№ варианта	Объем помещения, м^3	К-во людей, ед.	Мощность электроосвещения, кВт	Мощность электродвигателя, кВт	Мощность радиоэлектронного оборудования, кВт
N	i	(N+i)*100	(N+i)*10	i*N	i*10 +N	N*10+i

Характер работы выбирается следующим образом: для номера варианта с 1 по 12-легкий; с 13 по 24 – средний; с 24 по 35 – тяжелый.

Для четных номеров варианта выбирается прямоточный тип системы, для нечетных – система кондиционирования с рециркуляцией.

Пример. Студент учебной группы АС 4 для 25 варианта (N=4, i=25) получает следующие данные:

- параметры воздуха в помещении t_в=18÷23С⁰, φ_в=40÷60%

- район расположения помещения – г. Свердловск ( =30 С⁰, =54%; = -24 С⁰, =79%)

- объем помещения V=(4+25)*100=2900м³;

- количество людей n= (4+25)*10=290;

- мощность электроосвещения N_осв=25*4=100 кВт;

- мощность электродвигателей N_эд =25*10+4=254 кВт

- мощность радиоэлектронного оборудования N_ро=4*10+25=65 кВт

- характер работы – тяжелый;

- система кондиционирования воздуха с рециркуляцией.

2.2. Расчет тепло- и влаговыделений в кондиционируемом помещении

При расчете системы кондиционирования воздуха определяется количество тепла и влаги, выделяемых в помещении в единицу времени (секунду). Таким образом, единицей величины тепловыделений является Вт (кВт), а влаговыделений - кг/с.

2.2.1 Расчет тепловыделений от людей

Количества тепла, выделяемое находящимися в помещении людьми, определяется по следующей формуле:

Q=q_{чел *}n, (2.1.)

где q_чел – количество тепла, выделяемого одним человеком, Вт;

n - количество людей, находящихся в помещении.

Величина q_чел в зависимости от температуры воздуха в помещении и характера выполняемой работы выбирается из табл. 2.4. или интерполируется по двум значениям этой таблицы.

Таблица 2.4.

Характер выполняемой работы	Температура в помещении
15С^0	20С^0	25С^0
qчел, Вт	Wчел *10^6, кг\с	qчел, Вт	Wчел *10^6, кг\с	qчел, Вт	Wчел,10^6, кг\с
Легкий   Средний   Тяжелый		30,5

Метод интерполяции заключается в следующем. Пусть в таблице для значений аргумента х₁ и х₂=х₁+ х заданы значения и функции у₁=f(х₁) и у₂=f(х₂) = у₁+ у. Если требуется определить функцию для некоторого значения аргумента х, причем х₁<х<х_2, то она определяется по формуле линейной интерполяции:

у = f(х) = у₁+ у

Пример: определить количество тепла, выделяемое одним человеком при среднем характере работы при t =22 C⁰/

Из табл. 2.4. находим для t =20 С⁰ q_чел =205 Вт/чел, а для t =25C⁰ q_чел = 195 Вт/чел. Следовательно, t =5 C⁰ q_чел =-10 Вт/чел.

Для t =22C⁰ q_{чел =} 205-10 =201 Вт/чел.

2.2.2. Расчет тепловыделений от электроосвещения

Тепло, выделяемое электроосвещением, определяется по формуле:

, (2.2)

где k_осв - коэффициент, учитывающий вид ламп освещения;

N_осв - мощность электроосвещения, кВт.

Величина N_осв. задается в исходных данных согласно табл.2.3, а значения коэффициента k_осв определяются следующим образом:

k_осв - 0,9 - Для люминесцентных открытых ламп;

k_осв = 0,6 - для люминесцентных закрытых ламп;

k_осв = 1, 0 для открытых ламп накаливания;

k_осв = 0,7 - для ламп накаливания, закрытых матовыми колпаками.

2.2.3. Расчет тепловыделений от электродвигателей

Количество тепла, выделяемое работающими электродвигателями, определяется по формуле

Q_эд = k₁*k₂*k₃*N_эд, (2.3)

где k₁ – коэффициент использования номинальной (установочной мощности (k₂=0,7+0,9);

k₂ - коэффициент загрузки оборудования (k₂ = 0,5+0,8);

k₃ - коэффициент одновременности работы при наличии нескольких двигателей (k₃ 0,5+1,0);

N_эд - номинальная мощность электродвигателей, кВт.

2.2.4. Расчет тепловыделений от радиоэлектронного оборудования

Тепло, выделяемое радиоэлектронным оборудованием, определяется по формуле:

Q_ро=k_ро*N_ро, (2.4)

где - k_ро коэффициент, показывающий какая часть всей затраченной энергии выделяется в виде тепла (k_ро =0,9 + 0,95);

N_ро, - мощность радиоэлектронного оборудования, кВт {-задается в исходных данных согласно табл. 2.3).

2.2.5. Расчет тепловыделений от вентиляторов

Тепло, выделяемое от электродвигателей вентиляторов Q_ВТ, определяется по формуле (2.3). В эту формулу подставляется суммарная мощность вентиляторов, которая определяется следующим образом.

Выбирается мощность одного вентилятора N_вт = 3÷5 кВт. Предполагается размещение вентиляторов в приточной и вытяжной линиях системы кондиционирования. Желательно для вариантов задания со значительными тепловыделениями (от 15 варианта и выше) в каждой линии располагать по 2 вентилятора параллельно.

2.2.6. Расчет влагоотделений от людей

Количество влаги, выделяемое находящимися в кондиционируемом помещении людьми, определяется по формуле:

W_A=W_чел*n, (2.5)

где W_чел , - влаговыдедение одного человека, кг/с;

n - количество людей, находящихся в помещении.

Величина W_чел в зависимости от температуры воздуха в помещении и характера выполняемой работы выбирается из табл. 2.4 или интерполируется, как было показано выше.

2.2.7. Расчет влаговыделений от мокрых поверхностей

Количество влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей оборудования, а также с открытой поверхности воды, имеющей температуру мокрого термометра окружающего воздуха, определяется по формуле:

, (2.б)

где W_MП - количество влаги, испаряющейся с 1м² в с, кг/м² с;

F_мп - площадь смоченной поверхности, м².

Величина W_MП определяется из табл. 2.5, причем возможно двойное интерполирование; первоначально для каждой фиксированной температуры по относительной влажности, а затем уже по температуре.

Таблица 2.5

Количество испаряющейся влаги с одного м² поверхности

Температура воздуха	Относительная влажность
18 °С		17,5
	11,4
22 °С
26 °С		19,2
	13,9

Площадь смоченной поверхности предполагается равной 5÷10% от площади поверхности пола помещения, которая находится из объема помещения, если положить, что высота помещения в зависимости от его назначения составляет 3,5÷10 м.

2.2.8. Расчет влаговыделений от работающих технических систем

Количество влаги, выделяемое ори работе технических систем, определяется по формуле

, (2.7)

где W_УTC - удельное количество влаги, выделяемое техническими системами, т.е. приходящееся на 1 м³ объема (W_утc=2,076∙10^-6 кг/м³ с);

V - объем помещения, м³.

2.2.9. Расчет тепловлажностного отношения

Тепловлажностное отношение (угловой коэффициент процесса) определяется по формуле

ع_п = , (2.8)

где Q - сумма всех тепловыделений в помещении, кВт;

W - сумма всех влаговыделений в помещении, кг/с.

Q=Q_п + Q_осв + Q_эд + Q_ро + Q_вт (2.9)

W=W_л+ W_мп +W_тс (2.10)

В прилагаемой к работе i-d - диаграмме единицей измерений величины ع является кДж/кг.

2.3. Графо-аналитический расчет системы кондиционирования воздуха

Графо-аналитический расчет системы кондиционирования воздуха сводится к построению процессов тепловлажностной обработки воздуха на i-d - диаграмме, выбору структурной схемы системы кондиционирования и расчету ее производительности и тепловой нагрузки на все ее элементы.

С целью упрощения расчетов принимаются следующие допущения:

- выделения тепло- и влагоизбытков остаются постоянными круглогодично;

- параметры воздушной среды внутри помещений также остаются постоянными круглогодично и одинаковы по всему объему помещения.

Исходными данными для расчета являются:

- заданные параметры воздушной среды внутри помещения (t_в, φ_в);

- расчетные параметры наружного воздуха для летнего (t_л, φ_л) и зимнего (t_з, φ_з) периодов;

- тепловлажностное отношение (ع_п).

2.3.1. Построение на i-d- диаграмме процесса тепловлажностной обработки воздуха в прямоточной системе кондиционирования

Порядок построения процессов обработки воздуха на i-d - диаграмме следующий (рис. 2.1).

1. По заданным величинам t_л и φ_л , t_з и φ_з t_в и φ_в на I,d – диаграмму наносятся точки H_л, H_з и В, соответствующие параметрам наружного воздуха в летний и зимний периоды, а также внутри помещения.

2. Через точку В проводится луч процесса с угловым масштабом ع_п.

3. На луче процесса откладывается точка П, соответствующая параметрам приточного воздуха, так, чтобы согласно СНиП разница температур ∆t⁼t_B-t_П составляла 4-6°С.

4. Через точку П проводится линия постоянного влагосодержания до пересечения с линией φ = 95% (точка К). Луч процесса КП соответствует нагреву воздуха в калорифере второго подогрева, а, точка К- параметрам воздуха на входе в этот калорифер (или параметрам воздуха на выходе из камеры орошения).

5. Через точку К проводится линия постоянной энтальпии, а через точку Н₃ линия постоянного влагосодержания, которые на пересечении дают точку К'. Луч процесса К- К' соответствует адиабатному увлажнению воздуха в камере орошения в зимний период, луч H₃ К' - нагреву воздуха в калорифере 1 подогрева, а точка К' - параметрам воздуха на выходе из этого калорифера (или на входе в камеру орошения).

6. Через точки Н₃ и К' проводится прямая до пересечения с линией φ = 100%. Луч процесса Н_л К.соответствует осушке воздуха в камере орошения в летний период. Точка Ж определяет температуру воды в камере орошения t_W. До этой температуры вода охлаждается в испарителе холодильной машины.

Необходимо, чтобы температура воды в камере орошения была не ниже 3°С. Это связано с тем, что, как правило, при понижении температуры в испарителе холодильной машины до 2,5°С подается команда на ее останов. Иначе возникает опасность замерзания воды в трубопроводах.

Если при построении процесса обработки воздуха это условие не выполняется, надо изменить параметры воздушной среды в помещении так, чтобы точка В (ас ней и точка Л) переместилась на диаграмме вправо (необходимо увеличить t_в и φ_в).

Процессу обработки воздуха, представленному на рис. 2.1, соответствует система кондиционирования, структурная схема которой изображена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема прямоточной системы кондиционирования воздуха

Массовая производительность системы кондиционирования определяется по одной из двух формул:

; (2.11)

где Q - тепловыделения в помещении, определяемые по формуле (2.9), кВт;

W - влаговыделения в помещении, определяемые по формуле (2.10), кг/с;

i_в, i_п - значения энтальпии в точках В и П, кДж/кг;

d_B,d_П - значения влагосодержания в точках В и П, кг/кг сух. возд.

Объемная производительность системы кондиционирования равна:

, (2.12)

где Р_возд - плотность воздуха в помещении (может быть принята равной 1,2 кг/м^э).

По величине Q_п выбирают вентиляторы для системы кондиционирования. Если в помещении необходимо создать воздушный подпор, то суммарная производительность вентиляторов в вытяжной линии задается несколько ниже, чем в приточной.

Кратность воздухообмена в помещении К, ч^-1 определяется по формуле:

(2.13)

где V - объем помещения, м³.

2.3.2. Особенности построения на i-d -диаграмме процессов обработки воздуха для систем кондиционирования с рециркуляцией

Основная особенность работы системы кондиционирования воздуха с рециркуляцией заключается в том, что перед тепловлажностной обработкой воздуха происходит смешение наружного и рециркуляционного (забираемого из помещения) воздуха.

Отличие порядка построения процессов обработки воздуха на i-d - диаграмме по сравнению с прямоточной системой заключается в следующем (рис. 2.3).

1.После построения по пунктам 1, 2, 3 предыдущего подраздела определяется массовая производительность системы кондиционирования по формуле (2.11).

2.Соединяет точки В и Н_з прямой линией и наносят на него точку С_з,. Причем эта точка не должна находиться в области тумана (т.е. должна лежать выше линии φ=100%). Эта точка соответствует точке смеси для зимнего периода года.

Определяется расход наружного воздуха из выражения

(2.14)

Определяют расход рециркулярного воздуха

(2.15)

3. Проверяется правильность выбора расхода наружного воздуха.

Потребный расход воздуха на одного человека согласно СНиП составляет (0,3÷6,5)∙10³ кг/с. Таким образом, для помещения, в котором находятся n человек требуется М_н^потр=(0,3÷6,5)∙10^-3∙n. Эта величина не должна превышать выбранного по формуле (2.14) расхода наружного воздуха.

Рис. 2.3. Процесс обработки воздуха в системе кондиционирования с рециркуляцией (1-й вариант)

Кроме того проверяется выполнение условия

(2.16)

4. Определяются точки смеси для летнего периода года.

Соединяют прямой линией точки В и Н_л и на ней откладывается отрезок ВС_л, который находится из выражения:

. (2.17)

5. В дальнейшем порядок построения процесса тепловлакностной обработки такой же, как в пп. 4-6 предыдущего подраздела. Отличие заключается в том, что луч процесса, соответствующий обработке воздуха в калорифере I подогрева, проводится из точки С₃, а луч процесса, соответствующий осушке воздуха в камере орошения, - из точки С_л.

Кратность воздухообмена определяется по формуле (2.13).

Процессу обработки воздуха, представленному на рис. 2.3, соответствует система кондиционирования, структурная схема которой изображена на рис. 2.4.

Встречаются такие расчетные случаи, при которых выполнение условия (2.16) и удовлетворение расхода наружного воздуха требованиям СНиП возможно только тогда, когда точка С₃ лежит в области тумана (ниже линии φ=100%), что само по себе не допустимо. В этом случав перед смешиванием наружный воздух нагревается в калорифере.

Рис. 2.4 Схема кондиционирования воздуха с рециркуляцией (1 вариант)

Определение точки смеси ведется при этом следующим образом (рис. 2.5).

Из точки В проводят прямую линию, лежащую выше линии φ= 100%. По линиям постоянного влагосодержания переносят точки C₃ и H₃ на эту прямую.

Точка С₃^{`</sup> будет соответствовать точке смеси, т.к. треугольник ВС<sub>з</sub>С<sub>3</sub><sup>`} и ВH₃К^{``</sup> подобны и , т.е. выполняется равенство (2.14). А луч процесса H<sub>3</sub>К<sup>``} соответствует подогреву наружного воздуха в калорифере перед смешиванием.

Процессу обработки воздуха, представленному на рис. 2.5, соответствует система кондиционирования, структурная схема которой изображена на рис. 2.6.

Рис. 2.5 Процесс обработки воздуха в системе кондиционирования с рециркуляцией (2 вариант)

Следует заметить, что применение систем кондиционирования воздуха с рециркуляцией возможно только в том случае, когда в помещении не выделяются газовые вредности, такие как, например, пары бензина, керосина, окиси азота, гидразин, фтор, хлор и др.

Рис. 2.6. Схема системы кондиционирования воздуха с рециркуляцией (2-й вариант)

2.3.3. Определение тепловой нагрузки на элементы системы кондиционирования

Тепловая нагрузка на любой элемент системы кондиционирования определяется по формуле

Q= М_п (i_к - i_н), (2.18)

где М_п - массовый расход воздуха через элемент системы, кг/с;

i_к, i_н - энтальпия воздуха в конце и начале процесса соответственно, кДж/кг.

Так, например, для прямоточной системы кондиционирования воздуха (рис.2.1) определяется:

- тепловая нагрузка на калорифер I подогрева

Q_к1= М_п (i_k- i_н3);

- тепловая нагрузка на калорифер 2 подогрева

Q_к2=М_п(i_п- i_к);

- холодопроизводительность камеры орошения

Q_х=М_п(i_нл-i_к).

Аналогично определяется тепловые нагрузки и для системы кондиционирования с рециркуляцией, только следует учесть, что для схемы по 2 варианту (рис. 2.5) используются два калорифера I подогрева (лучи процессов Нз К"и С₃ К).

По величине тепловой нагрузки на калорифер Q_к (его мощности) и расходу воздуха М_п (пропускной способности) из табл.2.6 выбирается один или несколько последовательно соединенных калориферов.

Таблица 2.6

Калориферы электрические типа СФО

Характеристика	12,5/1-Т	25/1-Т	40/1-Т	60/1-Т	100/1-Т	160/1-Т	250/1-Т
Мощность, кВт	12,6
Мощность одной секции, кВт	3,15	6,25					62,5
Пропускная способность, м^3/час
Площадь живого сечения для прохода воздуха, м^2	0,064	0,076	0,133	0,255	0,318	0,555	0,800
Максимальное сопротивление проходу воздуха, Па
Максимальный перепад температур воздуха, С
Масса, кг	82,5

Калориферы первого подогрева устанавливают на всасывающей линии (до вентилятора), калорифер второго подогрева - после контактного аппарата (камеры орошения).

Если требуемый подогрев воздуха не обеспечивается одним электрокалорифером, то необходимо устанавливать последовательно два или несколько аппаратов.

Другие типы электрокалорифером, например типа НВЭ, находятся по справочникам по системам кондиционирования воздуха.

Расчет и подбор других элементов системы кондиционирования воздуха, таких как фильтры, поверхностные воздухоохладители, камеры орошения, сорбционные осушители, регенераторы, воздуховоды и т.п., не представляет особого труда и не входит в объем курсовой работы, а выполняется при дипломном проектирования.

Графические обозначения при оформлении курсовой работы должны соответствовать ГОСТам (Приложение 2).

3. Расчет эффективности очистки сточных вод при сбросе в водоем.

Основными источниками загрязнения водного бассейна от предприятий автосервиса являются сточные воды от мойки автомобилей, содержащие взвешенные вещества и нефтепродукты (80÷85% производственных стоков), сточные воды от производственных участков, содержащие тяжелые металлы, кислоты, щелочи, краску, растворители; поверхностные сточные воды с территории АТП содержащие продукты нефтепродукты, тосол, тормозные жидкости и другие вредные вещества.

Концентрация загрязнений при мойке автомобиля представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1

Средняя концентрация загрязнений в неочищенных сточных водах

Тип автомобиля	Взвешенные вещества, мг/л	Нефтепродукты мг/л
Легковой	400-600	20-40
Грузовой малой грузоподъемности	900-1300	20-50
Автобус	1400-1800	40-50

Исходные данные для расчета соответствующих вариантов взять из таблицы 3.2

Таблица 3.2

Исходные данные для расчетов

№ учебной группы	№ варианта	Площадь АС, ГА	Расход промстоков, м^3\год	Общее количество осадков, мм	Концентрация в промстоках 10^3 т\м^3	Скорость перемещения воды в потоке	t^0 водоема
Взвешения веществ	Нефтепро- дуктов	зимой	летом
N	i	F	gп	h	Cп ВВ	Спн	V	t3, С^0	Т,С^0
		N+i	(N+i)1000	800+10i	(1,5+0,01i)	(0,07+0,01i)	0,2+0,1i

Для всех вариантов полагать одинаковыми следующие величины:

выпадение осадков в виде дождей hg=0,45h;

выпадение осадков в виде снега hт= 0,55h.

Концентрация в водоеме до сброса стоков:

- взвешенных веществ С_рвв=9,85мг/дм³

- нефтепродуктов C_рн=0,1 мг/дм³

Расстояние от места сбора сточных вод до места забора воды потребители S=15000м.

Продолжительность перемещения воды от места сброса до расчетного пункта t=5 суток.

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. Профессором Ю.Н. Черкинским предложена методика расчета условий спуска производственных сточных вод при совместном присутствии в них нескольких вредных веществ:

(3.1)

Здесь С_i – концентрация i– го вредного вещества в воде водоема;

С _{ПДК i} – ПДК – предельно допустимая концентрация i – го вредного вещества, установленная для соответствующего вредного вещества в воде водоема (Приложение 3);

n – количество вредных веществ в воде водоема.

Если при расчете условие этой формулы не соблюдается, то санитарное состояние водоема не удовлетворяет нормативным требованиям и необходимо осуществить мероприятия по повышению эффективности счистки сточных вод перед выпуском их в водоем.

Определить эффективность очистки сточных вод возможно из следующего выражения:

, (3.2)

где Сi _факт – концентрация i –го вещества, сбрасываемого со сточными водами в водоем или биохимическая потребность в кислороде этих сточных вод;

Сi _доп – допустимая концентрация i – го вещества в сточных водах, при которой не будут превышены допустимые пределы загрязнения водоема.

3.1 РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ТОКСИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В СТОЧНЫХ ВОДАХ

Взаимосвязь между санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоем и необходимой степенью очистки сточных вод перед спуском в водоем в общем виде выражается балансовым соотношением, которое выведено из формулы 3.1:

С_{ст i}×q + С_{p i}× a×Q ≤ (a×Q + q)C_{ПДК i} (3.3)

Здесь С_{ст i} – концентрация загрязнения сточных вод, при которой не будут превышены допустимые пределы загрязнения водоема;

С_{Р i} – концентрация этого же вида загрязнения в воде водоема выше места выпуска вод;

С_{ПДК i} – предельно допустимое содержание загрязнения в воде водоема;

a – коэффициент смещения;

Q – расход воды в водоеме (объем водоема – если вода застойная);

q – расход сточных вод, поступающих в водоем

Определим из балансового соотношения (3.3) величину допустимой концентрации:

(3.4)

Коэффициент смещения а, показывающий какая часть воды в водоеме участвует в процессе смешивания со сточными водами, определяется из формулы:

, (3.5)

подставив это выражение в 3.4, получим окончательное значение:

(3.6)

3.2 РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ.

Балансовое уравнение (3.6) упрощается для взвешенных веществ до выражения:

=пС_у + С_{о ,} г/м³ (3.7)

где C_у – предельно допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоемах, которое для водоемов I категории (порточных) равно 0,25 мг/дм³, а для водоемов II категории (непроточных) – 0,75 мг/дм³ [2];

С_о=С_{р вв} – концентрация взвешенных веществ в реке выше сброса сточных вод(мг/дм³.

3.3 РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В СТОЧНОЙ ВОДЕ.

Данный расчет проводится по формуле:

, г/м³ или мг/дм³ (3.8)

где m_i – полная годовая масса сбрасываемого загрязняющего вещества:

q _г – годовой объемный расход сточных вод.

.

Годовой объемный расход сточных вод можно рассчитать по следующим формулам:

, м³/год (3.9)

В развернутом виде:

q _г =q _д +q _т +q _пм +q _п. м³/год (3.10)

Здесь q _д – годовой объемный расход дождевых вод;

q _т – годовой объемный расход талых вод;

q _пм – годовой объемный расход поливомоечных вод;

q _п – годовой объемный расход промышленных стоков.

Эти расходы можно определить по соотношениям:

q _д =10 h _д ×j _д F; q _т =10 h _т ×j _т F; (3.11)

q _пм =10 q_м×N _м j _м F _м. (3.12)

А вот величина q _п известна и берется из Генплана предприятия

В формулах 3.11, 3.12 h _д – среднегодовой слой осадков за теплый период года, мм;

h _т – среднегодовой слой осадков за холодный период года, мм;

j _д, j _т, j _м – коэффициенты стоков соответственно для дождевых, талых вод и для покрытий моечных площадок;

F – площадь водосбора, га;

F _м – площадь покрытий, подвергающихся мокрой уборке, га;

N _м – количество моек в году;

q _м – расход воды на одну мойку на 1 м² покрытия (q _м=1,2... 1,5 л/м²).

ТАБЛИЦА 3.1

КОЭФФИЦИЕНТЫ СТОКОВ

	Водонепроницаемые покрытия	Грунтовые поверхности	Газоны
φд	0,6 – 0,8	0,2	0,1
φт	0,5 – 0,7
φм	0,5

Общая масса годового сброса i –й примеси определяется по следующей формуле:

т/год (3.13)

Здесь – концентрация i –го загрязняющего вещества в j –х сточных водах, т/м³;

q_j – годовой объемный расход j –х сточных вод, м³/год.

Окончательно можно записать: общая масса годового сброса i –го вещества равна:

m_i=c_{i д} q _д+ c_{i т} q _т+ c_{i м} q _м+ c_{i п} q _п, т/год. (3.14)

Концентрация для некоторых загрязнителей можно принимать следующие:

ü для дождевой воды:

С_{вв д} = 1,6 ×10^–3 т/м³, С_{н д} = (0,015…0,03)×10^–3 т/м³;

ü для талых вод:

С_{вв т} = 3 ×10^–3 т/м³, С_{н т} = (0,03…0,04)×10^–3 т/м³.

Следует иметь в виду, что в расчетах часто стоки от поливомоечных работ не учитывают, так как в течение года эти стоки в основном сбрасываются с дождевыми и талыми водами. Величины концентраций токсических загрязнителей в промышленных сточных водах обычно измеряются или при проектировании планируются (рассчитываются).

3.4 РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ БИОХИМИЧЕСКОЙ ПОТРЕБНОСТИ В КИСЛОРОДЕ

Для определения допустимой биохимической потребности в кислороде (БПК) используют балансовое соотношение, выводимое также из формулы профессора Чиркинского (3.1):

, (3.15)

где – БПК_полн сбрасываемой сточной воды;

– БПК_полн речной воды;

– ПДК БПК_полн смеси речной и сточной воды, которая зависит от категории водоема и для I категории [2] равна 3 мг/дм³;

К_ст,К_р – коэффициенты скорости потребления кислорода сточной и речной воды;

t_п – продолжительность перемещения воды от места выпуска до места забора воды потребителем.

Из формулы 3.15 выводим БПК_полн – :

. мг/дм³ (3.16)

По этому выражению можно рассчитать допустимую БПК_полн - .

Продолжительность перемещения воды t _п (в сутках) рассчитываем по формуле:

, сут. (3.17)

где S – расстояние от места сброса сточных вод до забора воды потребителем;

V – скорость перемещения воды по центру потока;

86400=60×60×24 – переводной коэффициент секунд в сутки.

Коэффициенты скорости потребления кислорода К_ст, К_р рассчитываются по формуле:

(3.18)

где – БПК за время t, то есть БПК₅ – это биохимическая потребность в кислороде в

течение 5 суток.

Так как биохимическая потребность в кислороде зависит от температуры жидкости и уменьшается с ее понижением, то при вычислении допустимой биохимической потребности в кислороде значение коэффициентов К_i при температуре 20⁰С приводится к зимней температуре – t_з по формуле:

K_i (t _з)= К_i (20⁰C) 1,047 ^tз ^–20 (3.19)

Расчет выпуска сточных вод в реку.

Определить расход сточных вод, сбрасываемых предприятием автосервиса в водоем I категории. Рассчитать годовую массу взвешенных веществ, нефтепродуктов и биохимическую потребность в кислороде сточных вод (без очистных сооружений). Определить необходимую степень их очистки.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Площадь предприятия автосервиса – F =10 га.

Общее количество осадков в год h = 1000 мм:

- выпадение дождей – h _д = 450 мм;

- в виде снега – h _т = 550 мм.

Кратность разбавления взвешенных веществ и нефтепродуктов n = 75.

Кратность разбавления БПК n_БПК =137.

Расход промстоков q _n = 50000 м³/год.

Расход воды в водоем Q = 0,5×10⁶ м³/сут =0,5×10⁶×365 = 182,5 ×10⁶м³/год.

Концентрация в водоеме до сброса стоков:

- взвешенных веществ С_{р вв} = 9,85 мг/дм³;

- нефтепродуктов С_{р н} = 0,1 мг/дм³.

Концентрация в промстоках:

- взвешенных веществ С_{n вв} = 1,5×10^–3 т/м³;

- нефтепродуктов С_{n н} = 0,07×10^–3 т/м³

Расстояние от места сброса сточных вод до места забора воды потребителем S=15000 м.

Скорость перемещения воды в центральном потоке V=0, 39 м/с.

Продолжительность перемещения воды от места сброса до расчетного пункта t =5 суток

мг/дм³, мг/дм³,

мг/дм³, мг/дм³,

Температура водоема Т=20⁰С

Зимняя температура водоема t_з =2⁰С

РАСЧЕТ:

1) Определяем годовой объемный расход дождевых вод по (3.11)

q _д =10 h _д ×j _д F = 10×450×0,45×10 = 20250 м³/год

2) Определяем годовой объемный расход талых вод по (3.11)

q _т =10 h _т ×j _т F = 10×550×0,6×10 = 33000 м³/год.

3) Годовой расход сточных вод равен (3.10)

q _г =q _д +q _т +q _п = 20250 + 33000 + 50000 = 103250 м³/год = 103,25×10⁶дм³/год

4) Определяем общую годовую массу сброса взвешенных веществ по (3.14)

m_вв=c _{д вв} q _д+ c _{т вв} q _т+ c _{n вв} q _n =1,6×10^–3×20250 + 3×10^–3×33000 + 1,5×10^–3×50000= 206,4 т/год.

5) Определяем общую годовую массу сброса нефтепродуктов по (3.14)

m_н=c _{д н} q _д+ c _{т н} q _т+ c _{n н} q _n = 0,02×10^–3×20250 + 0,033×10^–4×33000 + 0,07×10^–3×50000=4,02 т/год.

6) Рассчитаем допустимую концентрацию взвешенных веществ в сточных водах (3.7):

С_о = С_{р вв} = 9,85 мг/дм³ тогда =п·С_у + С_о =75×0,25+9,85=28,6 мг/дм³

7) Рассчитаем допустимую концентрацию нефтепродуктов в сточных водах (3.6):

=(75–1)(0,3–0,1)+0,3=15,1 мг/дм³

8) Определяем фактическую концентрацию загрязняющих веществ в сточных водах (3.8):

- по взвешенным веществам

мг/дм³.

- по нефтепродуктам

мг/дм³

9) Определяем полную допустимую потребность в кислороде:

- находим время перемещения воды (3.17):

сут.

- Рассчитаем коэффициенты скорости потребления кислорода для сточных вод:,

- Тоже для речной воды:

- Приведем значения коэффициентов к зимней температуре:

- Определим полное допустимое значение БПК

10) Определяем необходимую степень очистки:

- по взвешенным веществам:

- по нефтепродуктам:

- по БПК

ВЫВОД:

1) Перед выпуском сточных вод в водоем их необходимо очистить от взвешенных веществ и нефтепродуктов на специальных сооружениях;

2) Понизить БПК сточных вод до допустимого значения;

3) Доложить начальнику о возможных санкциях со стороны территориальных органов Минприроды РФ;

4) Рекомендовать расчет платы за сброс сточных вод в водоем для обоснования строительства очистных сооружений.

4. Устройство очистки сточных вод

Загрязненные воды от производственных зданий и хозяйственно бытовых сооружений предприятия автосервиса должны оснащаться очистными сооружениями с системой оборотного водоснабжения, локальными очистками сооружениями для предварительной очистки стоков от производственных участков и накопителем отстойником для очистки стоков с территории. На рисунке приводится возможная схема очистки стоков предприятия.

Рисунок. Возможная схема очистки стоков.

Дальше студентами, по заданию руководителя курсового проекта, разрабатывается одна из конструктивных частей (фильтры, отстойники, насосы, и т.п.) установок для очистки сбрасываемых вод.

В качестве примера технологического исполнения таких установок ниже приводятся схемы установок «Кристалл»

Система водоочистки состоит из двух частей: 1) камер, фильтров и других устройств для выделения из воды взвешенных веществ (песка, ила и т. п.) с последующим их удалением с территории предприятия; 2) устройств для отделения от воды нефтепродуктов и их слива или сжигания. Тетраэтилсвинец при необходимости нейтрализуют в основном с помощью озона, для чего в систему очистки воды включают озонаторы. Наиболее распространенная система водоочистки (рис. 4.1) включает в себя грязеотстойник с устройствами для его разгрузки от грязи и бензомаслоуловитель. Грязеотстойник состоит, как правило, из двух камер. В первой камере происходит естественное осаждение частиц, в основном песка, под действием собственного веса (песколовка), во второй камере осаждают легкие частицы ила, которые предварительно укрупняют с помощью коагуляции. В воду добавляют специальные вещества (коагулянты: сернокислый алюминий, известь и др.), образующие при соединении с солями воды хлопья, которые адсорбируют взвешенные частицы и осаждаются вместе с ними. Удаление грязи из грязеотстойников с пропускной способностью более 5,5 м³/ч обязательно проводят механизировано (гидроэлеваторы, грязевые насосы, грейферы, контейнеры). Отделение нефтепродуктов от воды в бензомаслоуловителе происходит за счет разного удельного веса жидкостей: нефтепродукты сливают с верхнего уровня, а чистую воду забирают с нижних уровней камеры. В системе водоочистки используют сжатый воздух для перемешивания воды (барботаж) в грязеотстойнике и в бензомаслоуловителе.

Рисунок 4.1. Схема установки для очистки воды:

I - приемная камера; II - грязеотстойник; III - бензомаслоуловитель; IV — камера доочистки; 1- гидроциклоны; 2 — трубы к гидроциклонам, 3 - масловыводная труба; 4 — лоток; 5 — водоотводная труба; 6 - перегородка, 7- фильтр, 8 - шланг, 9 - пластинчатый контейнер, 10 – гидроэлеваторы; 11 - подающая труба; 12 - песколовка; 13 - труба к гидроэлеватору; 14 - бак дозатора для коагулянта.

Рассмотренная выше флотационная система водоочистки требует больших площадей и сложна в изготовлении.

Поэтому в настоящее время внедряются системы, основанные на других принципах очистки воды. В таксомоторных парках г. Москвы получили широкое распространение установки «Кристалл» (рис. 4.2) производительностью 10, 30, 60, 90 и 120 м³/ч.

Все агрегаты установки, кроме сливного резервуара, изготовляются на заводе и монтируются в производственных помещениях.

Рис. 4.6. Схема водоочистной установки для повторного использования воды типа «Кристалл»:

1 - приемный резервуар; 2 - насос подачи сточной воды; 3 - виброфильтр; 4 - бункер-сборник осадка; 5 - сборник очищенной воды; 6. 7 - блоки грубой и окончательной очистки воды от нефтепродуктов, 8 - сборник нефтеотходов; 9 - патрубок отвода нефтепродуктов; 10 — патрубок слива воды; 11 - насос чистой воды, 12 - трубопровод к моечной установке.

Очистка воды от взвешенных частиц производится в виброфильтре 3. В качестве фильтрующего элемента здесь применена мелкая сетка и кассеты с гранулами полистирола.

Очистка фильтрующего элемента обеспечивается вибратором, а осадок из корпуса фильтра периодически сливается в передвижной бункер 4. Нефтепродукты отделяются от воды в два этапа: в камере 6 грубой очистки, являющейся практически бензомаслоуловителем, и в фильтре 7 тонкой очистки, где остатки нефтепродуктов адсорбируются на специальных синтетических нетканых материалах (сипрон, возопрон, синтепрон и т. п.). Улучшение грубой очистки в камере обеспечивается коалесценцией — укрупнением нефтеотходов путем их налипания на специальные легковсплывающие вещества.

Нефтеотходы из этой камеры через сборник 8 поступают на установку «Вихрь» для сжигания. Применяемые фильтрующие материалы очищаются от нефтепродуктов на центрифуге, кратность их восстановления более 60 при сохранении адсорбционного свойства на 94... 97%.

Разработанные и внедряемые в последнее время различного типа системы водоочистки позволяют сливать воду в канализацию и открытые водоемы без нарушения» биологической среды, а также использовать воду повторно для мойки автомобилей. Литература

1. Овручский И.А. Проектирование систем жизнеобеспечения обитаемых защитных сооружений. 4.1. Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха. 1980, 232 с

2. Кузнецов Е.С. И др. Техническая эксплуатация автомобилей. М.: Транспорт 2002, 534 с

3. Напольский Г.М Технологическое проектирование автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания. М.: Транспорт, 1993, 271 с.

Дата добавления: 2015-08-26