Разработка системы автоматического контроля уровня сыпучих материалов в цилиндрическом резервуаре (стр. 11 из 15)

9.3 Разработка комплекса защитных мероприятий

9.3.1 Расчет освещенности

Уровень освещения определяется степенью точности зрительных работ по нормам освещенности СНиП 23-05-95 и отраслевым нормам.

Проведем расчет системы искусственного освещения, пользуясь методом коэффициента использования. Расчетным уравнением метода коэффициента использования светового потока является:

(9.1)

где F - расчетный световой поток (лм) всех ламп, которые необходимо установить в светильниках для получения требуемой освещенности в горизонтальной плоскости;

E - минимальная нормируемая освещенность, E=400 лк;

k - коэффициент запаса, k=1,3;

S - площадь освещаемого помещения, м2;

h - коэффициент использования светового потока (долях единицы);

z - отношение средней освещенности к минимальной, обычно z=1,1...1,2, в расчетах принимаем z=1,1.

Коэффициент использования светового потока h зависит от типа светильника, коэффициентов отражения светового потока от стен rс=50 процентов, потолка rп=30 процентов, rпола=50 процентов, а также геометрических размеров помещения и высоты подвеса светильников, что учитывается одной комплексной характеристикой - индексом помещения.

Величина индекса помещения подсчитывается по формуле:

(9.2)

где S - площадь помещения, м2;

A и B - длинна и ширина помещения, A =6 метров, B=4 метров;

h - высота подвеса светильника над расчетной поверхностью, h=2,3 метра.

.

Определяем коэффициент использования светового потока h=0,51.

Тогда величина светового потока F равна:

лм.

Определим расстояние между рядами светильников используя соотношение:

, (9.3)

где x - для большинства светильников x=1,3 - 1,4 принимаем x=1,4.

м.

Расстояние между стенами и крайними рядами принимаем равным l=(0,3...0,5)L, l=0,3*4=1,2. При ширине помещения B=4 имеем число рядов светильников:

. (9.4)

Определим число светильников в одном ряду:

(9.5)

где lсв- длинна светильника, lсв=0,5 метра.

шт.

Таким образом, общее число светильников N:

шт. (9.6)

Определим требуемый световой поток одной лампы:

лм. (9.7)

Выбираем тип лампы устанавливаемой в светильники, нам подходит люминесцентная лампа ЛД-18 с номинальным световым потоком Fлн=880 лм.

Подсчитаем расчетную освещенность в помещении при выбранных нами лампах по следующей формуле:

(9.8)

лм.

Из результатов расчета видно, что выбранная система освещения обеспечивает требуемую освещенность рабочего места проектировщика.

В результате можно сделать вывод о том, что все вышеприведенные требования по безопасности полностью выполняются.

9.3.2 Расчет воздухообмена

Расчет потребного воздухообмена для удаления избыточного тепла производиться по формуле:

, (9.9)

где Q – потребный воздухообмен, (м3/ч);

L изб – избыточное тепло, (ккал/ч);

ζ в – идеальная масса приточного воздуха (ζ в = 1,206 кг/м3);

С в - теплоёмкость воздуха (С в = 0,24 ккал/кг град);

Δt – разница температуры удаляемого воздуха и приточного воздуха.

Количество избыточного тепла расчитывается по формуле:

, (9.10)

где L об – тепло, выделяемое оборудованием;

L осв – тепло, выделяемое системой освещения;

L л – тепло, выделяемое людьми в помещении;

L р – тепло, вносимое за счет солнечной радиации;

L отд - теплоотдача естественным путём.

Количество тепла, выделяемое оборудованием находится по формуле:

(9.11)

где P об - мощность потребляемая оборудованием;

ψ1 - коэффициент перехода тепла в помещении.

Потребляемая оборудованием мощность определяется по формуле:

, (9.12)

где P ном – номинальная мощность (кВт);

ψ2 - коэффициент использования установленной мощности, учитывающий превышение номинальной мощности над фактически необходимой;

ψ3 – коэффициент загрузки, т.е. отношение величины среднего потребления мощности к максимальной необходимой;

ψ4 – коэффициент одновременности работы оборудования.

При ориентировочных расчетах произведение всех четырех расчетов можно принять равным 0,25.

Для одного компьютера установленная мощность P ном = 0,4 кВт.

Расчет производится с семью компьютерами, следовательно, мощность равна:

.

Количество тепла, выделяемое оборудованием будет:

.

Количество тепла, выделяемого системой освещения определяется по формуле:

, (9.13)

где α – коэффициент перевода электрической энергии в тепловую (α = 0,46-0,48, для люминисцентрых ламп);

β – коэффициент одновременности работы (при работе всех светильников β = 1);

cosφ – коэффициент мощности (cosφ = 0,7 - 0,8).

Мощность осветительной установки можно найти по формуле:

, (9.14)

где 0,03 – мощность одной осветительной установки (кВт);

n – количество ламп (n = 24).

Найдем мощность осветительной установки:

.

Количество тепла, выделяемого системой освещения будет равна:

.

Количество тепла, выделяемое людьми расчитывается по формуле:

, (9.15)

где n л – количество человек;

q л – тепловыделение одного человека.

Категория работы легкая и t = 25°С. Найдем количество тепла, выделяемое людьми:

.

Количество тепла вносимое при помощи солнечной радиации расчитывается по формуле:

, (9.16)

где m – количество окон;

F – площадь окна;

qост – солнечная радиация, проникшая в помещение через остеклённую поверхность (q ост = 65ккал/ч).

Высота окна h = 3м, ширина L =1,5м.

Площадь окна равна 4,5 кв.м.

Найдем количество тепла вносимое при помощи солнечной радиации:

.

Если нет никаких дополнительных условий то можно считать, что Lотд = Lрад. Примем Lотд = 0 ккал/ч. Найдем количество избыточного тепла по формуле 9.10:

.

Δt выбирается в зависимости от теплонапряженности воздуха Lн, которая находится по формуле;

, (9.17)

где Vн – внутренний объем помещения (Vн = 133 м3).

Следовательно, L н =13,2 ккал/ч.

При L н < 20 ккал/м3 ч, Δt = 6°С.

Найдем потребный воздухообмен по теплоизбыткам от машин, людей, солнечной радиации и искусственного освещения:

.

Найдем кратность воздухообмена по формуле:

.

Кратность воздухообмена не превышает 10, следовательно воздухообмен соответствует установленным требованиям.

9.3.3 Расчет защитного заземления

Для расчёта сначала определим климатическую зону и тип грунта у здания, где расположена лаборатория с электроприборами. Средняя многолетняя температура в январе составляет от -15°С до -20°С, а летняя средняя составляет: от +16 до +18 °С, количество дней замерзания воды составляет 150. Поэтому определим коэффициенты для дальнейшего расчёта: 1.9 – для вертикальных электродов и 6 – горизонтальных электродов.

тип грунта заземления – глина, тогда длина электрода (трубы) составит 2м;

глубина залегания составит тоже 2 м. диаметр трубы – 0,05м. ширина соединяющей металлической полосы составит0,05м;

мощность электроустановок составит: не более 1 кВт;

удельное сопротивление глины

;

напряжение установки – менее 1000В;

сопротивление заземляющего устройства – не более 10 Ом.

Данные для расчёта:

b = 5см – ширина полосы;

lэ = 200 см – длина трубы;

hЭ = 200см – глубина залегания трубы;

dЭ = 5см – диаметр трубы;

КВ = 1,9 – коэффициент повышения верт. электродов;

Кг =6 - то же самое, но для гориз. электродов;

hn =200см – глубина залегания полосы, соед. электроды;