Главная страница > Техника, страница 28 > Вентиляция

Вентиляция

Вентиляция, создание гигиенич. условий в закрытом помещении путем поддержания обмена воздуха, необходимого для нормального самочувствия находящихся в помещении людей. Причины порчи воздуха:

1) выделение теплоты и водяного пара людьми и источниками освещения; 2) выделение углекисл, газа людьми и источниками освещения; 3) выделение зловонных веществ;

4) пыль; 5) производственные причины (от технологии. и производственных процессов). Опытом было установлено, что при временном пребывании людей в закрытом помещении повышение содержания углекислоты до

I, 5% никаких ненормальных явлений у человека не вызывало до тех пор, пока при неподвижном воздухе темп-pa и влажность воздуха не повышались; как указьюает д-р Яковенко, самочувствие ухудшалось при Г, равной 24°, относительной влажности в 89% и содержании углекислоты до 1,2%; самочувствие людей улучшалось, как только воздух в испытуемом Помещении приводился в движение. К современной В. жилых помещений предъявляются следующие требования: 1) вводимый воздух должен быть нагрет до темп-ры, близкой к ί° помещения;

2) воздух должен находиться в легком движении, его темп-pa должна время от времени сдегка колебаться; относительн. влажность не должна превышать 40—50%; 3) воздух должен быть свободен от неприятных запахов;

4) в воздухе не должен быть вредных газов и дымов, а также большого количества пыли. В. промышленных заведений имеет целью непрерывно поддерживать внутри помещения воздух удовлетворительн. качества. При этом комбинированное действие ί°, влажности и движения воздуха должно соответствовать роду и напряжению физическ. труда, выполняемого в мастерских; кроме того воздух указан, помещений должен содержать минимальное количество пыли и бактерий и должен быть свободен от ядовитых и вредных поимесей, а также отнеприятн. запахов (д-р Яковенко).

С а н и т ар н о-г и г и е н и ч. условия. Атмосферный воздух состоит из кислорода, азота, углекислоты, водяных паров, аргона, пыли и микроорганизмов. В круглых цифрах можно считать, что атмосферный воздух содержит: азота (N)—78,00%, кислорода (О)—20,96%, аргона (Аг)—1,01% и углекислоты (С02)—0,03%. Содержание водяных паров в атмосферном воздухе зависит от t° воздуха. В фабричных и промышленных помещениях при производственных и технологических процессах выделяются материальные частицы, водяные пары и газообразные продукты. Химический состав выдыхаемого человеком воздуха следующий: кислорода—16,0%, азота—79,0%, аргона— 1,0%, углекислоты—4,0%. В воздухе жилых помещений содержание С02 должен быть не более 0,07—0,1%; при нахождении людей в помещении определенное число часов в сутки содержание С02 должно быть не более 0,1—0,15%; при временном, не ежедневном и добровольном пребывании в помещении содержание С02 допускается 0,15—0,2%. Высшие пределы содержания С02 относятся к пребыванию здоровых людей, низшие— больных и слабых. Наиболее благоприятная относительная влажность воздуха жилых помещений 30—50% при 20°. При временном пребывании людей температура в помещении не должна превышать норму более чем на 2°, перед занятием таких помещений она м. б. ниже нормы на Iе.

Обмен воздуха по С02. Для жилых помещений: L=п“, где L—потреб-

р2 а ное количество воздуха в м3/ч, к—количе-ство С02, выделяемое 1 чел, или источником в 1 ч., р.2—предельное количество С02, допускаемое в помещении, а—содержание С02 в вводимом воздухе, п—число людей или источников выделения С02. Для помещений временного пользования:

h~ Ш(Ps-Pl)

L =---м“/ч на 1 чел.,

р21

где pj—первоначальное содержание С02 в помещении, J—объём помещения в м3, z— число часов действия В. Эта формула составлена в предположении, что В. начинает работать с момента занятия помещения людьми и обмен прекращается после освобождения помещения и что первое время выводится воздух из помещения с содержанием С02, равным р1 в 1 м3. Среднее содержание С02 принято равным —~~; количество С02, удаляемое этим воздухом, будет J (-Pl^p‘ —р^· Количество С02, поглощаемое вводимым воздухом L, равняется nLz(p2—d). Т. о. баланс будет rikz=nLz(p2 — а) + γ(ρ2 — р2); после преобразования получим вышеприведенное выражение для L.

Выделение углекислоты человеком в м3/ч, приведенное к 0° (по Петтенкоферу и Шар-лингу), таково:

Мужчина при физич. работе.. 0,0383

» » покое.. 0,0226

Больной 0,0300

Женщина 0,0170

Юноша 0,0174

Девушка 0,0129

Мальчик 0,0103

Девочка о ,0097

Выделение углекислоты осветительными источниками в 1 час при 0° (по Фишеру) выражается следующими цифрами:

Светильный газ (1 мs). . ·.. 0,57 м’

Керосин (1 килограмм).. 1,57 »

Стеарин (1 килограмм).. 1,42 »

Обмен воздуха по содержанию влаги (проф. Чаплин). Обозначим: т2—предельное содержание влаги в 1 ж3 воздуха, а—содержание влаги в вводимом воздухе, m-L—содержание влаги в помещении до занятия его людьми, А—выделение влаги человеческим телом в 1 час. По аналогии с предыдущим для помещений временного заполнения:

- ( т1 m -L )

тг-а для промышленных помещений:

U+A’)

2nz

где А—добавочная влажность на 1 человека от источников выделения паров, находящихся в помещении; А =~ при выделении влаги посторонним источником в z часов Q кз. Если выделение влаги людьми по сравнению с выделениями других источников ничтожно, то расчет потребного воздуха ведется по количеству влаги, выделенной этими источниками: L=—где т, — ко-

mi-а Δ

личество влаги в в 1 л1 воздуха, при котором образуется туман, а—абсолютная влажность вводимого воздуха в кз в 1 м3.

Выделение водяного пара в 1 час человеком (по Ритшелю): при умеренном заполнении помещения (жилые помещения, конторы и тому подобное.)—40 г; при большом заполнении помещения (театры, концертные залы, школы и тому подобное.)—80 з.

Обмен воздуха в жилых помещениях по те п л о в ы м источникам. Если обозначить в Cal/ч. выделение теплоты людьми через wlt освещением—через w2, другими источниками—через w3 и через и>4—охлаждение помещения зимой (—), летом (+), то теплота w=w1 + w2 + wa±wlдолжна быть удалена часовым обменом воздуха в помещении, то есть

0,306(ί,„—П м

где L—потребное количество воздуха, tm—· средняя темп-pa помещения, t—температура вводимого воздуха, 0,306—теплоемкость воздуха, отнесенная κ 1 м3. Нормальная комнатная t° обычно поддерживается равновесием между теплоотдачей нагревательных приборов, людей, осветительных приборов и отдачей тепла ограждениями. Если же эти источники таковы, что тепловое равновесие быстро нарушается, то поддержание нормальной t° достигается введением воздуха пониженной по сравнению с ней t° (наир, в помещениях для многолюдных собраний). При хорошем распределении вводимого воздуха его t° м. б. принята на 5° ниже комнатной. На з-дах и фабриках прс-исходит хорошее перемешивание воздуха вращающимися и движущимися механизмами, поэтому разность температуры между вводимым и внутренним воздухом можно принимать в 8° и даже доводить до 10°.

В табл. 1 и 2 приведены данные о количестве тепла, выделяемого человеком и различными осветительными источниками.

Таблица 1.—Выделение тепла человеком при средних i° (по Рубнеру).

Возраст человека

Са1/ч.

Грудной ребенок..

ок. 16

Взрослый чел. в спокойном состоянии.

96

» »> при средней работе.

118

» » » тяжелой ».

140

В старческом возрасте..

90

По Ритшелю, при умеренном заполнении

помещения (жилые помещения, конторы и

т. п.)

человек в среднем отдает 75 Cal/ч., при большом

заполнении (театры, школы и тому подобное.)—50 Са1/ч.

Т а б л. 2,—В ыделение тепла различными осветительными источниками (по В е д д и н г у).

Род освещения

Час. расход на 1 свечу Гефнера

Отдрча тепла в Са1/ч.

Дуговая лампа.

1,1 w

1,0

Металлич. калильная лампа Угольная калильная лампа

1,2 »

1,0

(16 свечей Гефнера).

4,5 »

4,0

Ацетиленовое освещение. Газовое освещение (с вертик.

0,0006 м8

5;5

пламенем).

0.0021 »

6,5

Горелка Арганда.

0,010 »

50,0

» Брея.

0,013 »

67,0

Керосиновое освещение.

0,0033 килограмма

36,0

Обмен воздуха по содержанию в нем ядовитых газов. Количество вводимого воздуха L должен быть взято из такого расчета, чтобы выделяемое количество ядовитых газов было снижено до норм, указанных в таблице 3 (графа 2—для помещения мастерских и графа 3—для мест утечки газа):

L=~ мъ;ч,

где к—выделение газа за 1 час, Я—допустимое содержание газа в 1 воздуха.

Таблица 3,—В р е д н о е д л я здоровья содер-ж а н и е в воздухе главнейших фабри ч. газов (по Леману) в %.

Газы

Перено симое многие часы

Переносимое от 78ДО 1 ч.

Без условно опасное

Пары иода.

0,0005

0,003

» хлора.

0,001

0,004

0,05

» брома.

0,001

0.004

0,05

Хлороводород.

0,01

0,05

1,5

Сернистая к-та.

0,05

0,5

Сероводород.

0,2

0,6

Аммиак.

0,1

0,3

3,5

Окись углерода.

0,2

0.5

2,0

Сероуглерод.

1,5

10,0

Углекислота.

10,0

80,0

300,0

Нормы часового обмена воздуха в помещениях неопределенного заполнения даны в помещенной ниже табл. 4.

Эффективная темп-pa (f, влажность, движение воздуха). Температура, влажность и движение воздухаигра-ют болын. роль при устройстве рациональной В. Тепловой баланс человеч. организма в нормальных условиях его существования, то есть равновесие между приходом и расходом

Таблица 4.—Нормы часового обмена воз-духа в помещении (по Чаплину).

Обмен

Обмен

Род помещений

воз-

Род помещений

воз-

духа

духа

Школы:

Больницы: Палаты.

±1,5

Классы.

±з

Операционная.

4-2

Рисовальный

Перевязочная.

+ 2

класс.

+ 2

Смотровая.

4-1 ,5

Зал.

±1

Ванные.

-2

Зал собраний.

±3

Буфетные.

-2

Кабинеты. Раздевальня.

+ 1 -1

Аптека.

{ —2

Клозеты. Специальные

-3

Учреждения: Канцелярии.

4:1,5

Ш КОЛЫ.

Кабинеты.

±1

Аудитории.

±3

Помещения для

Химич. набора-

публики.

{"4

тории.

1 -з

Вестибюль.

4-2

Физич. набора-

Вокзалы:

тории.

±1.6

Кабинеты.

Зал для пассажи-

Читальни.

±1.6

ров.

4-2

Столовая.

)+1

Буфет.

-2

Коридоры.

+ 1

Театры:

Чертежная. Общежития:

±1

Зрительный зал. Фойе.

+3

4-2

Сцена (периодиче-

Жилые комнаты

±1.6

ски).

-2

Общие »

+ 2

Курит, комната.

-5

Ясли.

±2

Комната артистов

±2

теплоты, поддерживается постоянным выра-батыванием и потерей теплоты организмом. Охлаждение человеч. тела происходит путем излучения теплоты, конвекции (проведения теплоты) и выделения водяных паров. Разница t° тела и окружающей среды обеспечивает охлаждение тела излучением, повышение t° воздуха уменьшает охлаждение тела этим путем; охлаждение излучением совсем прекращается, когда обе t° делаются одинаковыми. Соприкосновение воздушных течений с поверхностью тела и постоянная смена нагретого слоя более холодным вызывает охлаждение тела конвекцией: чем больше скорость движения воздуха, омывающего поверхность тела, тем быстрее оно охлаждается. Охлаждение тела в этом случае будет тем больше замедляться, чем слабее будет заменяться нагретый телом слой воздуха более холодным слоем. Влажность окружающего воздуха обусловливает охлаждение тела путем испарения воды; испарение воды с поверхности тела будет идти тем быстрее, чем меньше влажность окружающего тело воздуха. Если слой воздуха, находящийся у поверхности кожи, будет медленно сменяться более холодным слоем, то он может нагреться до t° тела и насытиться выделившимися с поверхности тела парами,—испарение будет замедлено, и охлаждение тела сильно уменьшится. Т. о. движение воздуха влияет на человеч. тело двояко: оно вызывает охлаждение тела конвекцией и испарением. Комбинируя эти три фактора, способствующие установлению равновесия между скоростью теплообразования внутри человеческ. организма и потерей им тепла, можно создать условия, при которых человек будет чувствовать себя хорошо. При этом может случиться, что в отдельности каждый фактор будет превышать норму. Влияние комбинаций этих трех факторов на человека и составляет то, что называется эффективной t°. Изучая влияние состояния воздуха в помещении на человека при различных комбинациях этих трех факторов при различной работе, выполняемой человеком, можно для каждого отдельного случая определить, какие эффективные ί° соответствуют наилучшим условиям самочувствия человека. Наиболее благоприятные условия для физическ. работы человека лежат в пределах эффективных ί° ниже 18° (д-р Яковенко). Охлаждение тела должен быть ббль-шим при тяжелой физическ. работе, нежели при легкой. Америк. «Об-во инженеров по вентиляции и отоплению» дает для мастерских следующие эффективные t°:

В покое.17,8° Умеренная работа. .16,7°

Легкая работа. 16,9° Тяжелая ». .15,3°

Эти t° для наших условий, конечно, несколько изменяются; основной же принцип остается тот же, то есть характер труда и вместе с ним напряжение человеч. организма должен быть приняты во внимание при назначении t° воздуха. Для быстрого определения значений эффективных t° по показаниям в воздухе сухого и влажного термометра и скорости воздуха служат термометрии. карты. На этих картах нанесены показания сухого и влажного термометров, кривые скоростей движения воздуха, линии эффективных t° в °С и отмечена зона комфорта, то есть границы эффективных температур, наиболее благоприятных для человека.

Эффективный обмен воздуха. Вводимый воздух нужно стремиться распределять равномерно по всему вентилируемому Фигура 1. помещению; обмен воз духа, дающий такой эффект, называется эффект и-в н ы м. Эффективный обмен обеспечивает хорошее перемешивание вводимого воздуха с воздухом помещения. Этот фактор является столь же важным гигиеническим фактором, как и описанные выше.

Запахи. Исследования, произведенные Нью-Йоркской комиссией по вентиляции, выявили, что воздух нормальной темп-ры и влажности, но имеющий неприятные запахи, вредно отражается на самочувствии находящихся в нем людей, понижая их активность и производительность. Запахи должны быть удаляемы путем отсасывания в местах их образования.

Пыль и газы. Пыль и газы должны отсасываться в местах их образования т. о., чтобы между рабочими и очагом образования пыли или выделения газов создавался ток свежего воздуха—как бы воздушная завеса (прослойка), предупреждающая возможность попадания пыли и газов в дыхательные пути человека.

В зависимости от способов обмена воздуха в закрытых помещениях рассматриваются: 1) вентиляция естественная и 2) вентиляция искусственная. В зависимости от устройств искусственная В. разделяется на: а) приточную, б) вытяжную и в) отсасывающую.

1) В. естественна я—обмен воздуха, происходящий через неплотности дверей, окон, пористость строительных материалов, стен, полов, потолков и тому подобное. Движущей силой в данном случае является разность давлений воздуха внутри и вне помещения вследствие неодинаковых t° наружного и внутреннего воздуха или вследствие давления ветра; более легкий и теплый воздух внутри помещения вытесняется тяжелым холодным, поступающим извне внизу помещения. Недостаток естественной В.—неопределенность ее действия. Ланг и Гозебрух

Фигура 2.

на основании своих исследований вывели формулу для подсчета количества воздуха L, проникающего через поры строительных материалов в единицу времени, а именно:

L=м3/ч,

где F—поверхность стены в л»а, е—толщина стены в м, р—р0—разность давлений у внутренней и наружной стены в килограммах/м2, с—. коэффициент проницаемости материала (для бута—0,000124, кирпича—0,000201, бетона—

0. 000258). В этой формуле не учтен обмен через неплотности. При естественной В. обмен редко доходит до одного объёма помещения.

2) В. искусственная — обмен воздуха, достигаемый введением и извлечением его через специальные каналы или отверстия. Движение воздуха м. б. достигнуто: а) созданием разницы t°, б) использованием силы ветра при помощи нагнетательных и всасывающих колпаков (головки—дефлекторы, флюгарки); в) механическ. путем—при помощи вентиляторов. Искусственная вентиляция дает полную возможность производить правильный постоянный обмен воздуха в помещении в требуемых объёмах.

Схемы вентиляционных устройств и детали вентиляционных установок. 1) Приточная В. (смотрите фигура 1). Наружный воздух забирается через воздухоприемник Е и доставляется в пылевую (вентиляционную) камеру S, где установлен фильтр для отделения пыли путем фильтрации воздуха (за исключением той пыли, которая оседает при входе в камеру вследствие падения скорости воздуха в этом месте). Далее при помощи вентилятора V воздух нагнетается через нагревательные приборы Н в главный канал L, откуда разводится по ответвленным каналам Z в вентилируемые помещения

1, II, III, вступая в них через решетки, которые устанавливаются у выходов каналов

в помещение. Для увлажнения приточного воздуха увлажнительные приборы устанавливают там, где воздух достиг своей конечной t°. На фигуре 2 показано положение вентилятора со всеми приборами: 1—пыльная камера, 2—фильтр, 3—нагревательный

прибор, 4—увлажнитель, 5—вентилятор и

6—приточный канал. Кроме обычного нагнетания засосанного воздуха в вентилируемые помещения, здесь можно вести воздух мимо нагревательных приборов, в чем является необходимость летом. Если очистка вентиляционного воздуха от пыли производится путем промывки, тогда увлажнение и промывка осуществляются одновременно. Так как в этом случае увлажнение следует производить при t° более низкой, чем та, при которой воздух вступает в вентилируемое помещение, то воздух перед впуском в приточные каналы догревают. На фигуре 3 показана американок. установка с промывкой и догреванием воздуха (размеры даны в миллиметров): 1—предварительный нагрев воздуха, 2— промывка его, 3—высушивание, 4—догревание воздуха. 2) Вытяжная В. (фигура 1) вытягивает испорченный воздух из вентилируемых помещений по каналам А, которые объединяются общим сборным боровом (каналом). Борова присоединяются к вытяжным шахтам, которые выводятся вертикально через крышу; через шахту выводится испорченный воздух наружу. Увеличение напора в вытяжной системе создается также путем нагревания извлекаемого воздуха или с помощью вентилятора. 3) Отсасывающие системы. Удаление пыли, газов, паров

устраивают специальные ловители, приемники, зонты и тому подобное., конструкция которых должна отвечать наиболее рациональному улавливанию вредностей. Эксгаустер болып. частью устанавливается на конце трубопровода, и отсасываемое вещество просасывается через эксгаустер.

В случае отсасывания пыли, волокон и т. щ за эксгаустером устанавливают так называемый фильтр или циклон для отделения пыли и тому подобное. (смотрите Заводская вентиляция).

Впуск приточного воздуха должен производиться в таком месте, где можно рассчитывать на сравнительно большую чистоту воздуха. Воздухоприемни-ки рационально делать на высоте <2 метров над землею, так как на этой высоте слой воздуха содержит меньше уличной пыли. Надо избегать расположения воздухоприемника на расстоянии от здания, так как в этом случае воздухоприемные шахты соединяются со зданием подземными каналами, по которым наружный воздух доставляется в камеру и в которых осаждается влага, образуется

Фигура 46.

Фигура 4а. и других вредностей, выделяющихся при производственных процессах, производится путем отсасывания по системе труб при помощи включенного в систему эксгаустера (фигура 4а, 46). В местах образования и выделения вредностей на концах подведенных труб

Т. 9. т. III.

Ж

Фигура 5.

плесень и тому подобное.,—все это понижает качество приточного воздуха. Во всяком случае воздухоприемные каналы должен быть вполне доступны для поддержания в них чистоты.

Очистка воздуха. Камеры должны быть устроены так, чтобы пыль, оседающая вследствие уменьшения скорости входящего воздуха, не могла движением воздуха подниматься с пола камеры; для этого переднюю часть камеры выделяют под так называемый пылеотстойник, где скорость воздуха должна бьггь меньше 0,1 ж. Пылеотстойник должен быть доступен для очистки. Для дальнейшей очистки воздуха от пыли служат фильтры. На фигуре 5 показаны фильтры-ловители пыли; они создают незначительные сопротивления и применяются в случае В., действующей вследствие разности t°. На фигуре 6 и 7 изображены так называется проходные фильтры разных конструкций (размеры в миллиметров): мешечный фильтр (фигура 6), фильтр с заполнением коксом, торфом, древесной шерстью или гравием (фигура 7). Кроме того, применяются металлические фильтры с масляной смазкой. Очистка воздуха в таких фильтрах дает очень хорошие результаты.

16

Нагревание воздуха. Наружный воздух до ввода в помещение в большинстве случаев должен бытьподогрет; нагревание устраняет влияние температуры его на величину обмена. Темп-pa приточного воздуха б. ч. назначается равной t° помещения.

Увлажнение и промывка воздуха. Увлажнение воздуха либо достигается путем установки открытых сосудов с водой на нагревательных приборах либо осуществляется пульверизацией воды в особых камерах или в подводящих воздух каналах. Часто увлажнение воздуха соединяют с очисткой его от пылевых частиц путем промывки; лучше всего это достигается

введением в ток воздуха насыщенного водяного пара, который, конденсируясь на поверхности пылевых частиц, образует туман, легко осаждаемый мелким дождем. Увлажненный таким образом воздух надлежит промывать распыленной водой до полного удаления из него тумана, а следовательно и до полного удаления пылевых частиц.

Приточные и вытяжные к а н а-л ы. Приточный воздух поступает в вентилируемые помещения по каналам. В жилых и общественных зданиях каналы прокладывают преимущественно в стенах" здания во время кладки стен. Каналы, проложенные в стенах, имеют ряд отрицательных сторон: зависимость сечений каналов от толщины стен, шероховатость внутренних стенок, неблагоприятные формы ответвлений и т. д.,—все это создает значительные сопротивления движению воздуха по каналам; кроме того, каналы, проложенные в стенах, не обеспечивают сохранения первоначальных свойств вентиляционного воздуха. Поэтому широко пользуются, в особенности в Америке, металлическ. трубами не только в вентиляционных системах для промышленных заведений, но и для жилых помещений: Эти трубы б. ч. делают из оцинкованного железа. Металлические трубопроводы создают наиболее благоприятные условия для движения воздуха как в отношении характера внутренней поверхности, формы сечения, возможности выполнения рациональных форм ответвлений, так и в виду того, что системы металлических трубопроводов могут быть выполнены в полной мере в соответствии с расчетом. Приточные каналы у выхода в вентилируемое помещение снабжают металлическими решетками с жалюзи или иными клапанами, которые дают возможность перекрывать приток воздуха.

Вытяжные каналы м. б. направлены непосредственно вертикально вверх и там объединены общими сборными боровами, или же вертикальные каналы могут быть выведены, каждый отдельно, наружу или в общую самостоятельную шахту. Когда несколько вытяжных отверстий приходится объединять общим вытяжным каналом или когда вытяжное отверстие находится на некотором расстоянии от вытяжного канала, то приходится вытяжные отверстия сообщать с вертикальными каналами при помощи горизонтальных каналов. При В., действие которой основано на разности ί°, надлежит соблюдать следующее: 1) при движении вытяжного воздуха вверх вытяжные каналы прокладывать во внутренних частях здания (для сохранения темп-ры воздуха); 2) при движении вниз каналы прокладывать в наружных стенах здания (воздух охлаждается и падает вниз). Вытяжные каналы, как и приточные, у выхода из помещения снабжают клапанами с решетками.

Вентиляционные трубопроводы и каналы изготовляют из разных материалов—железа, алебастра, бетона, кирпича, дерева и др.,—им придают круглую или прямоугольную форму сечения. В зависимости от характера установки трубопроводы имеют простой вид (без разветвлений) или сложный (разветвленный), распределяющий воздух в различные пункты или отсасывающий его из ряда мест. Трубопроводы для отсасывания пыли, очесов и тому подобное. делают б. ч. металлические и выполняют их в виде централизованных разветвленных систем (смотрите Заводская вентиляция).

Приточные и вытяжные отверстия. Расположение приточных отверстий должен быть осуществлено так, чтобы движение вводимого в помещение воздуха не было ощутимо для находящихся в нем людей. Если <° приточного воздуха выше t° помещения, ввод его делают несколько выше человеческого роста. Если t° вводимого воздуха равна ί° помещения, то приточные отверстия располагают ближе к потолку; если же температура вводимого воздуха ниже комнатной, то приточные отверстия делают непосредственно под потолком. Вытяжные отверстия располагают так, чтобы получался возможно полный обмен воздуха в помещении и чтобы извлечение воздуха производилось ближе к источникам порчи его. В жилых помещениях нужно стремиться к выполнению первого требования. При впуске воздуха вверху помещения и при темп-ре его выше комнатной вытяжные отверстия располагают внизу. При t° вводимого воздуха ниже комнатной вытяжные отверстия лучше располагать в верхней части помещения, т. к. в этом случае впускаемый воздух стремится опуститься вниз, выдавливая испорченный воздух вверх. В тех случаях, когда из помещения требуется удалять как испорченный воздух, так и избыток теплоты (в результате перегрева воздуха помещения), вытяжные отверстия устанавливают внизу и вверху помещения; при этом верхнее отверстие служит для удаления избытка теплоты. Оба отверстия выводят в один и тот же канал и снабжают клапанами. Если воздух вводится при темп-ре выше комнатной, то вытяжные отверстия м. б. устраиваемы в той же стене, где и приточные; при t° вводимого воздуха ниже или равной комнатной вытяжные отверстия следует располагать в стенах, противоположных тем, в которых расположены приточные.

Движение воздуха в вентиляционных системах происходит под влиянием сил движущих и сил сопротивления, Движущей силой является давление на ед. поверхности, создаваемое вентиляторами, воздуходувками и тому подобное. машинами или соответственными источниками энергии: ветром, разностью t° и тому подобное. Это давление Н, измеряемое обычно в миллиметров водяного столба, идет: 1) на создание скоростного напора Л„ и 2) на преодоление сопротивления Н„ в системе, состоящего из:

,и“ в сантиметров (только для I кривой)

О SO М 60 SO 100 120 ПО 160 180 200 220 200260280 300S20

Фигура 8.

а) трения в трубах и каналах Н? и б) местных или особых сопротивлений Щ входа, выхода, в местах сужения и расширения труб и каналов, в коленах, отводах, клапанах, задвижках, а также в пылевых камерах, фильтрах, циклонах, нагревательных приборах и тому подобное. частях вентиляцион. системы.

Я=Я„+Яг=Н„+Л 4-Ηξ миллиметров вод. ст.

Скоростный напор выражается так:

тт

Я„= — · у миллиметров вод. ст.,

где V—скорость движения воздуха в м/ск, у—уд. в воздуха в килограммах/м3.

Сопротивление трения. При движении воздуха по воздухопроводам возникают два вида трения: внутреннее—от вих-реобразований и от трения частицы о частицу в силу вязкости,—и внешнее трение—между стенкой трубы и частицами протекаю щего воздуха. Для подсчета Лр практика удовлетворяется следующей опытной ф-лой:

тт Ϊ7 7 γυ*

Н?=ρ р I - 3— ММ ВОД. СТ.

для труб любого сечения и

Яр = λ5" зд“ мж вод· ст для труб круглого сечения, где ρ—коэффициент трения для труб любого сечения, Я== 4ρ — коэффициент трения для труб кругл, сечения, ^ —отношение периметра трубы к площади сечения, В—диам. трубы круглого

сечения в м, I—длина трубы в м, у—уд. в воздуха в к г/м3, υ—скорость воздуха в м/ск, <7=9,81 м/ск2. Величина коэффициента трения является опытной величиной. Значительное влияние на величину коэфф-та трения оказывает степень шероховатости стенок труб, диаметр трубы, скорость протекания воздуха, внутреннее трение. На фигуре 8 изображены изменения коэффициента ρ, получен. различ. исследователями для стенных каналов и металлическ. труб, как функции V я U. На фигуре 9·—то же для λ при протекании воздуха по металлич. трубам различных диам., но при одной и той же скорости »=16 м/с к. На фигуре 10—то же для λ в металлич. трубах при различных скоростях

Фигура 10.

протекания, но одинаковом диаметре В— =0,145 метров Фишер дает для стенных каналов

(>= 0,0007 до 0,0004 (-1 + 2θ);

Ритшель для чистых каналов и низких скоростей дает

?=0,0065 + ^ ;

он же—для металлических трубопроводов:

0,00209. 0.000337. 0,000878.

"г и + υϋ ’

Блесс —для металлических трубопроводов:

ρ=0,00309 +

X=0,0125 +

0,0011

Браббе и Братке вывели следующие формулы для подсчета сопротивления трения в круглых трубах:

1,924

яр =6,61 миллиметров вод. ст. для у=1,2 килограмма/м3, 760 миллиметров ртутн. ст. и 20°. Для прямоугольных труб надо в формулу подставлять у, _ 2 аb

Мэкв. - -^+5- >

где а и b — длины сторон сечения канала. Таблица 5-Коэффициенты местных соп воздуха в килограммах/м ротивлений.

С о п р о т и л е н н е

Внезапное изменение сечения канала.

Внезапное сужение канала ..

тг к f

Сопротивление при входе (““ в конец трубы. г

Сопротивление при входе l_ в отверстие в стене. ^

(Г-

Сопротивление при входе в трубу с раструбом.

Прямоугольное колено.

Прямоугольное закругл. колено ..

Колено под углом 135°

Me стные сопротивления. Давление, необходимое для преодоления местных сопротивлений:

Щ=Щхгз+=ν^γΣξΜΜ вод. ст., где !i + s2+s3+··· =4.

Коэфф-ты местных сопротивлений см. табл. 5.

Браббе считает, что местные сопротивления для металлическ. труб, имеющих в свету размеры от 50 до 300 миллиметров, составляют 40—60% общего сопротивления и 80—90% для труб от 400 до 1 100 миллиметров.

Давление, необходимое для преодоления сопротивления фильтров:

гг YfiLt

Ηφ == —γ ММ ВОД. СТ.,

где L—количество воздуха в м3/ч, у—уд. в.

", F—площадь фильтра в м2, т—коэфф. (для бязи 0,024— 0,03; для бумазеи 0,0015— 0,002). Подробнее об этом изложено у Ритшеля, там же даны величины сопротивления нагревательных приборов.

Измерение давлений, скоростей и определение протекающих количеств воздуха втрубопро-водах. Давление Я, которое необходимо создать для перемещения воздуха и преодоления сопротивления в заданной системе, составляется из давления, идущего на создание скорости столба воздуха, так называемого скоростного напора, или динамического давления Я„, и давления, идущего для преодоления всех сопротивлений, называемого статическим Н„ то есть Л=Л„+Д,. Давление Л„ представляет собою кинетическую энергию единицы объёма, и выражается следующей ф-лой:

0,8

с =0,90 ДО 0,95

ш-

1.5

1,0

0,5—0,2

1.5

1,0

0,6

Решетка: 3=0,75/;-^ =0,2

Решетка: q=0,75/;=0,5.

» <г =/;-“=2,0..

* «=*i~0·5..

» g=1,5 П=0,2.

* 1=1,5 /;×= 0,5.

Проволочная решетка q=f; -^-=0,6.

» » q=1,5 /;=0,6

Vi

2,75

2,0

2,0

1,5

1,0

0,75

0,7

0,3

c—коэффициент сжатия, /—сечение канала, q—свободное сечение решетки, Q—общая поверхность решетки со стороны канала. я,

Щ м. б. измерено только в зависимости от направления потока. Н8 м. б. рассматриваемо как потенциальная энергия; оно распределяется по всем направлениям потока и поэтому м. б. измерено только в направлении, перпендикулярном потоку, т. о., чтобы влияние скорости потока было исключено. Я представляет собой полную энергию единицы объёма и измеряется как сумма обоих первых. ЯиЯ,обозначают давления по отношению к атмосферному: в случае нагнета ния—избыток над атмосферным давлением, при всасывании — разрежение, то есть разность между атмосферным и абсолютным давлением (фигура 11). Давления измеряются водяными и овыми манометрами (смотрите);

точные измерения (при малых давлениях) производятся при помощи микроманометров (смотрите). Η, Hv и Н3 измеряются путем установки манометров, как показано на фигуре 12. Изогнутые трубки а и б носят название, по имени изобретателя, трубок Пито. На указан, выше принципе измерений основана конструкция измерительных приборов, при помощи которых можно измерить Η, Ην и Н3. Наиболее известной является трубка Иран тля (фигура 13), она имеет в отогнутом конце канал, начинающийся отверстием в торце, и канал кольцевой формы, идущий вокруг первого и сообщающийся с измеряемой средой при

ii

Р*

н,щ %

“Ы1

(

1

1

1 ] h-hv+hs

Фигура 12.

Фигура 13.

помощи кольцевого выреза; оба канала подводятся к манометру и в зависимости от соединения с ним дают возможность производить необходимые измерения. Другие подобные инструменты вместо кольцевого выреза имеют по окружности несколько отверстий, например трубка Браббе (фигура 14) и Тейлора (фигура 15). Все эти инструменты, как показано на фигуре 12 (а и б), помещаются в поток против движения его; каждый инструмент имеет свой поправочный коэффициент. Напорная шайба (фигура 16) служит для измерения скоростных напоров Я„, а вместе с тем и скоростей V. При измерении шайба опу-

Фигура 14.

Фигура 15.

скается плоской стенкой перпендикулярно потоку (фигура 17). На шайбу со стороны потока действует давление

Η=Η3ν3+£γ·,

а с задней стороны—давление Н3, уменьшенное на некоторую величину, пропорциональную скоростному напору Я„, то есть

Η3-βΗν3-βζγ·,

манометр, присоединенный к шайбе, покажет:

Щ=Н. + £у-Н. + р£г,

Βί=(1 + β)ξγ.

Для шайбы Рекнагеля /9= 0,37; для шайбы Крелсена β= 0,372. Скоростью определяется из выражения:

у=т.

V (ΐ+β)τ

Скорость также м. б. измерена при помощи анемометров (смотрите). Измерение протекающих количеств производится при помощи трубки Вентури, шайб и специальных сопел.

Измерение протекающих количеств путем измерения потери на трение в трубопроводе. За последнее время определение количества протекающего воздуха в трубопроводе производится также при помощи измерения трения в трубе. Целым рядом работ видные европейск. инженеры доказали, что этот способ дает вполне точные результаты и не требует никаких сложных приборов и приспособлений. Для измерения этим способом требуется прямая труба длиною

2—3 метров (фигура 18); при этом измеряемый участок берется равным 1,5 метров Па этом расстоянии просверливаются два отверстия, к-рые, для предотвращения искажения измерения давления от движения потока, должны быть диаметра 1,5 миллиметров. Во избежание же влияния вихрей эти отверстия должны находиться от концов трубы, где помещаются решетки, служащие для выпрямления потока, на расстоянии не менее 0,5 метров Труба должен быть расположена горизонтально, и отверстия должен быть направлены вниз; отверстия соединяют-Фигура 17. ся с U-образным манометром, наполненным голем. В виду того, что голь со временем принимает из воздуха влагу, необходимо перед каждым опытом проверять его уд. вес. Измерение описываемым способом может производиться во время работы установки. Этим прибором измеряется статич. давление. Как известно, потеря давления на трение выражается равенством:

. ττ ττ U η Пг

Лр=Нн-- -Нр,=Q F 1Тя У’ для круглого сечения:

откуда получаем υ и G(G—весвозд. в килограммах/ск):

—/S?· ®-й»-т величина λ берется по данным опытов, F— сечение трубы. Якоб и Омбек дают формулу для определения λ в зависимости от скорости потока у (см/ск), диаметра В сантиметров трубы, от модуля вязкости V протекающего тела,

_0,Kd_

также в некоторой степени от t° и в значительной степени от абсолютного давления в трубопроводе. Эта формула имеет вид:

λ=0,3272(^)°·253.

Для приближенных расчетов при гладких медных трубах может применяться формула

1=0,3272j/^,

где V=---абсолютный модуль вязкости,

а ^—абсолютный коэффициент вязкости.

Эта формула отве-JL чает определенной степени шероховатости поверхности. Так как в большинстве вентиляционных установок трубопроводы делаются из гладких железных листов, то в этих случаях приведенные выше формулы для λ также применимы (для шероховатых труб Омбеком выведена специальная формула).

Движение воздуха в системе под влиянием разности t°. Если в вертикальн. канале высотою h м темп-ра воздуха t( больше темп-ры наружного воздуха ία, то столб воздуха с температурой ί4и удельным весом уг будет легче столба с температурой ία и уд. весом γα и разность весов создаст давление, необходимое для перемещения столба воздуха (фигура 19):

Н=bуа-Mi=ЦУа-Уг)

или, относя к 0°, получаем:

H=h[. ta ~ ГГ (7 1 1,293мм вод. ст.;

1+1в-

Т 273

1 +

/=1,293 (при 0°). На этом принципе и производится расчет вентиляционных систем, где движущей силой является разность ί°.

Движение воздуха от действия нагнетатель н. и всасывающих головок. Использование скорости ветра для В. производится при помощи так называемых дефлекторов и флюгарок.

Фигура 1

Фигура 20. Фигура 21 и 22.

Эти головки (из чугуна или железа) устанавливаются на вытяжных каналах на крыше: дефлекторы устанавливаются неподвижно, флюгарки имеют возможность поворачиваться под действием ветра. Действие ветра создает всасывание у отверстия головки и тем самым производит перемещение воздуха. В нек-рых случаях дефлекторы устанавливаются вручную (на пароходах) против воз душных токов и т. о. создают нагнетание наружного воздуха в помещение. Существует большое количество конструкций тех

и других головок. На фигуре 20, 21 и 22 изображены всасывающие неподвижные головки, на фигуре 23 — подвижная головка, а на фигуре 24—нагнетательная головка.

Движение воздуха в системе от действия механич. сил при помощи В. Преодоление больших сопротивлений в системах, то есть создание давлений больших, чем те, которые м. б. созданы вышеописанными способами, достигается при помощи вентиляторов (смотрите). Выбор вентилятора для заданной системы производится в зависимости от сопротивлений, которые ему приходится преодолевать во всасывающей линии или в нагнетательн. или в обеих вместе, и в зависимости от количества воздуха,

подлежащего перемещению. На фигуре 25 показана установка вентилятора во всасывающей и в нагнетательной системах и графически изображены сопротивления и скорости. напоры, существующие в системе. Ясно, что вентилятор должен создать давление:

Н=Ен + Нв-=В4· + Я”· + Щ- - Щ-,

где Нм· и Нн — суммарное давление в нагнетательной части и Л®·—во всасывающей, Eg — статическое давление в нагнетательной части, a Hf и Не —во всасывающей, Л”·—скоростным напор в нагнетательной части, а Ηβυ· и Ηξ·1—во всасывающей. При этом ип.н. + нн. и Η*·=Ηϊ-Ηβυ··

При работе вентилятора только на всасывающую сеть, давление

H=Hes—Hl + Я"·=Нв- + я“·.

При работе вентилятора только на нагнетательную сеть я=я”- + я”-=я“·.

Изменение давления в закрытом помещении и нейтральная зона. Давление в каждом закрытом помещении устанавливается в зависимости от того, каким путем осуществляется В. его. Так, наприм., при естественной В. и темп-ре закрытого помещения t{ выше температуры наружного воздуха ta, т. e. t{ > ta, при наличии проницаемости внешних ограждений, давление в помещении устанавливается согласно фигура 26. При обратных £°-ных условиях соответственно изменяется направление стрелок. Ясно, что на некоторой высоте от пола должна находиться зона равных давлений с наружной и внутренней стороны боковых ограждений; эта зона называется н е й-тр^альыой. При искусствен, вентиляции нейтральная зона устанавливается в зависимости от задания и является функцией выбираемого режима В. Если, наприм., приток и извлечение воздуха в закрытом помещении будут равны, то нейтральная зона установится посредине высоты помещения, в противном же случае, в виду изменения давления в помещении, положение нейтральной зоны соответственно изменится.

Обслуживание и регулирование вентиляционных установок. Для управления большими вентиляционными системами все регулирующие, обслуживающие и указательные приборы помещаются в одном центральном помещении. В этом помещении размещаются дальномер-• ные термометры, дальномерные манометры, приборы для измерения количеств воздуха, регулирующие приспособления для вентиляторов, амперметры, вольтметры и пусковые приспособления для вентиляторных моторов, приспособления для обслуживания клапанов на расстоянии. В последнее время за границей вентиляционные системы оборудуются приборами для автоматической регулировки системы в виде термостатов, которые управляют ближайшими к ним вентиляционными приборами.

Расчет каналов и трубопроводов. Существует несколько принципов расчета каналов и трубопроводов, на основании которых разработан ряд методов расчета; они изложены у Чаплина, Ритшеля и других. Расчет разветвленных трубопроводов и каналов по принципу эквивалентных отверстий методом Блесса—см. Заводская вентиляция.

Лит.: Астафьев А. Ф., Инженерный календарь на 1928 г. Л., 1928; Аше Б., Отопление и вентиляция фабричных и заводских зданий, сборн. «Устройство пром. предприятий», стр. 103, Л., 1926; Яковенко В. Я., Вентиляция пром. заведений с точки зрения гигиены, там же, стр. 86; Аверьянов А. Г. и Г у р в и ч Б. И., Проблема обес-туманивания в практике ленинградской пром-сти, «Труды научно-исследовательск. секции охраны труда Ленингр. ГОТ’а», т. 1, вып. 1, 2, стр. 346, Л., 1927; В и г д о р ч и к Е. А, Строганов В. В. и Тетеревников Η. Н., К вопросу об определении скорости движения воздуха по кататермометру, там же, стр. 315; Верховский В., Вытяжные шкафы, СПБ, 1908; Г р а м б е р г А., Технические измерения при испытании машин и контроле их в производстве, М., 1927; Гартман К.,

Вентиляция пром. заведений, пер. с нем., М., 1926; Гофман В. Л., Фабрично-заводская архитектура, ч. 2, Ленинград, 1928; Закута М. Л., Вентиляция, вып. 1, 2, Л„ 1926, и М„ 1927; Зотов Π. П„ Вентиляция нафаб.-зав. предприятиях, М., 1927; Лапшин Б. С., Справочник по центральным системам отопления и вентиляции, Москва, 1927; Л а н д е р С. X., Вентиляция и увлажнение на текстильных фабриках, пер. с английск., Ив.-Вознесенек, 1926; П а-вловский А. К., Курс отопления и вентиляции, ч, 1, 2, 5 изд., М.—Л., 1923—24; Турку с В. А. и Лихушин Η. М., Расчет разветвленных трубопроводов пром. вентиляции и пневматическ. транспорта материалов по Блессу, перераб. снемецк., вып. 1, 2, Москва, 1926—27; их же, Определение мощности вентилятора по потерям в трубопроводе, выпуск 3, Москва, 1927;×л о п и н Г. В., Трудовой режим и профессион. вредности, Л., 1926; Чаплин В. М„ Курс отопления и вентиляции, вып. 2, 2 изд., М„ 1928; Гладков Н. Г., К расчету воздуховодов при вентиляционных установках, «Вести. Моек, об-ва техническ. надзора», М., 1925, 1: Поздюнин В., Новый метод расчета трубопроводов вентиляционных и водяных, СПБ, 1915; Ильинский П„ Авто-матич. приборы управления вентиляц. и тепловыми устройствами, «Предприятие», М., 1927, 11 В 1 a ess V., Die Stromung in Rohren und d. Berechnung weit-verzweigter Leitungen und Kaniiie, Miinchen, 1911; Dietz L., Lehrbuch der Liiltungs- und Heizungs-Technik, Mflnchen, 1920; Gronwald E., Zentri-fugal-Ventilatoren, Berlin, 1925; Kroner R., Ver-suche liber Stromungen in stark erweiterten Kana-len, «Mitteil. iiber Forschungsarbeiten usw.», B., 1920, H. 222; KumbruchH., Messung stromender Luft mittels Staugeraten, «Mitteil. ilber Forschungsarbeiten usw.», B., 1921, H. 240; Lang C., Uber natlirliche Ventilation und Porositat v. Baumaterialien, Stuttgart, 1877; Regeln fiir Leistungsversuche an Ventilatoren und Kompressoren, VDI, B., 1926; Recknagel’s Ka-lender fiir Gesundheits- und V a r rn e - T e cl i n i k, M u n c h e n, 1927; R i e t s с Ь e 1 H., Leitfaden der Heiz- u. Liif-tungstechnik, B. 1,2, 7AufI., Berlin, 1925; S c h i 1-

1 e г L., Untersuchungen uber iaminare und turbulente Stromung, B., 1922, «Mitteil. liber Forschungsarbeiten usw.», H. 248; Wiesmann B., Die Ventilatoren, B., 1924; Behrens H., Die einheitliche Berechnung von Rohrleitungen aller Art, «Gesundheits-Inge-nieur», Munchen, 1926, Jg. 49,H. 12; B r a b b ё e K., Rohrnetzberechnungen in d. Heiz- u. Lliftungstechnik,

2 Aufl., B., 1918. B. Typuyc.

Вентиляция рудничная, проветривание горных выработок,—правильное и равномерное снабжение свежим воздухом всех частей рудника. Цель проветривания: поддержание дыхания людей и животных и горения ламп; борьба: а) с высокой t° и влажностью в подземных выработках, б) с рудничными пожарами, в) ами гремучего газа и г) с удушливыми и ядовитыми газами.

Наполняющую подземные горные выработки смесь газов—рудничную атмосферу, или рудничный воздух, называют чистой или свежей, если она по своим свойствам близка к воздуху на поверхности земли, в противном случае—тяжелой или удушливой; если рудничный воздух содержит ядовитые газы, то это—атмосфера ядовитая, и, наконец, если в числе примесей есть и горючие газы, обладающие способностью аться, то рудничный воздух называется гремучим. Поступающий в рудник атмосферный воздух, проходя через горные выработки, изменяется качественно и количественно в отношении своих составных частей. В нем уменьшается содержание кислорода, который поглощается дыханием людей, животных, горением ламп, гниением органических веществ (дерева, угля, экскрементов), окислением серного колчедана и т. д., и, вместе с этим, рудничный воздух обогащается углекислотой (С02). Последняя поступает от указанных процессов дыхания, горения, гниения, а также выделяется из пор угля и окружающих пород, от ных

1ШШШ1ТПТ

ta < ti

мейтр зона

Фигура 26.

работ и от различных случайных причин (рудничные пожары, ы гремучего газа, каменноугольной пыли и тому подобное.)· Воздух, содержащий менее 17% кислорода, вместо обычных 20,96%, считается для дыхания негодным, хотя признаки затрудненного дыхания появляются лишь при наличии 12% кислорода и менее. Свеча тухнет в воздухе, содержащем 17,5% кислорода. При наличии в воздухе С02 ок. 1,5% трудно зажечь рудничную лампу, при 2,8% С02 свеча тухнет, затрудненное же дыхание начинает сказываться лишь при 3% С02. Смертельным является содержание ок. 12—15% С02, причем углекислота, образовавшаяся от дыхания, более ядовита, нежели получившаяся от других причин. По данным различных исследователей (Шондорф, Брукман и др.), в рудниках от дыхания образуется углекислоты в 10—20 раз меньше, чем от других причин. Кроме углекислоты в рудничном воздухе встречаются и ядовитые газы: окись углерода (СО), сернистый газ (S02), сероводород (H2S) и некоторые другие, получающиеся от действия рудничных вод на минеральные соли, от процессов разложения солей. В каменноугольных рудниках часто встречается рудничный, или гремучий, газ, представляющий собой смесь СН4 с различными углеводородами, углекислотой и азотом. Гремучий газ сам по себе не вреден, но опасен потому, что с кислородом воздуха образует чатую смесь (смотрите Гремучий газ, пыли каменноугольной). Кроме примеси различных газов рудничный воздух обычно бывает загрязнен присутствием минеральной пыли. Каменноугольная пыль угольных рудников, помимо загрязнения рудничного воздуха, опасна тем, что мельчайшие частички угля, пропитанные углеводородами, углекислотой, кислородом и т. д., в смеси с воздухом, так же, как и гремучий газ, создают условия, благоприятные для а.

Количество воздуха, которым должен снабжаться рудник, устанавливается особыми правилами. Русские «Правила безопасности при ведении горных работ», изд. 1925 г., требуют не менее 1 м3 воздуха в 1 метров на каждого подземного рабочего. Рудники с выделением гремучего газа разделяются этими «Правилами» на 3 категории: к первой категории относятся рудники, выделяющие на 1 тонна суточной добычи не более 9 м3 гремучего газа, считая по анализу общей исходящей струи, ко второй—рудники, выделяющие 9—18 м3 гремучего газа и к третьей— рудники с выделением более 18 м3 на 1 тонна суточной добычи. Количество воздуха на 1 тонна суточн. добычи для рудников первой категории должен быть не менее 1,5 м3 и во всяком случае не менее 2,5 ж3 на каждого человека в минуту, для 2-й категории—не менее 2 м3 на 1 ж суточной добычи и не менее 3 м3 на человека в м. и для 3-й категории — не менее 2,5 м3 на 1 тонна добычи и не менее 3,5 м3 на одного подземного рабочего, причем содержание гремучего газа в общей исходящей струе во всех случаях не должно превышать 1%. На каждую лошадь во всех случаях полагается воздуха в 4 раза больше, чем на человека. Количество воздуха долж но рассчитываться всегда с запасом на

25—50 %. В общем, чем больше воздуха будет поступать в рудник, тем выгоднее: расход на вентиляцию падает весьма небольшой цифрой на 1 ж добычи, производительность же рабочего значительно увеличивается.

Движение воздуха в руднике. Депрессия; ее непосредственное измерение. Для проветривания горных выработок требуется непрерывное течение струи воздуха; необходимо, чтобы рудник сообщался с поверхностью не менее чем двумя выходами: одним — для подачи свежего воздуха, другим—для удаления испорченного. Воздух обычно поступает в рудник через подъемную шахту, проходит горные выработки и, насыщенный вредными примесями, направляется ко второй вентиляционной шахте, по которой выходит на поверхность. Это движение воздуха, или тяга, как и всякое движение, получается в результате нарушения равновесия, которое в данном случае создается разностью давлений со стороны струи, входящей в рудник и покидающей его. Т. к. воздух всегда стремится восстановить это нарушенное равновесие, которое может поддерживаться естественным или искусственным путем, то течение воздуха будет продолжаться непрерывно. Так обр. для движения воздуха по выработке необходимо всегда иметь нек-рую разность давлений между входным и выходным отверстиями этой выработки. Эту разность давлений принято называть депрессией выработки или рудника (если речь идет о руднике в целом). Практически давление воздушной струи определяют высотою столба не по ртутной шкале, где деления слишком мелки и недостаточно точно и резко отмечают колебания, а по шкале водян. манометров различных конструкций. Каждый миллиметров деления шкалы водяного манометра соответствует давлению 1кг на 1 мг.

Обыкновенный депрессионный манометр (фигура 27) состоит из стеклянной наполненной

Фигура 27. Фигура 28. Фигура 29.

водой U-образной трубки а±аг, между коленами которой помещается шкала с. Один конец трубки при Помощи резинового рукава b соединяют с пространством, в котором желают измерить депрессию, а второй оставляют открытым. Шкала разделена так, что нуль помещен в середине и счет делений идет от него вверх и вниз. Нулевое деление обычно устанавливается на высоте горизонта жидкости, когда она в обоих коленах стоит на одном уровне. Отсчеты берут, складывая показания обоих колен. Более совершенную конструкцию представляет манометр Русселя с плавающей шкалой (фигура 28), которая так погружена в воду, что нулевое деление ее всегда совпадает с поверхностью жидкости. Трубка % помощью резинового рукава b соединяется с испытываемым пространством, а а2—с атмосферой. Кроме указанных типов существует еще целый ряд самопишущих измерителей депрессии, из которых в рудничной практике наиболее известен депрессиометр Охвата (фигура 29). Здесь вместо двух трубок имеется довольно широкий сосуд, разделенный на две равные части а ж b перегородкой, не доходящей до дна. В каждом отделении имеется поплавок (S и Sx); поплавки снизу под водой связаны между собой цепочкой. Пространство поверх поплавка S через патрубок и рукав d соединяется с исследуемым пространством, а пространство поверх поплавка Sx—с атмосферой. К поплавку Sx прикреплен стержень с карандашом, к-рый чертит кривую на барабане с вращающемся при помощи часового механизма. Благодаря такому приспособлению каждый миллиметров вертикальной высоты кривой линии соответствует 2мм депрессии, а время, то есть дни и часы, определяются по горизонтальным делениям сетки. При равновесии горизонт воды в приборе находится на высоте штифта е. Отверстие f служит для наполнения сосуда водой. На передней стенке измерителя помещается обыкновенный стеклянный манометр для контроля показаний измерителя. При незначительных колебаниях депрессии применяются мультиплика-Фигура зо. торные измерите ли, или микроманометры, дающие точность измерения до

O, 01 миллиметров вод. ст. и выше. На фигуре 30 представлен микроманометр, изготовляемый фирмой

P. Фюс (R. Fuess, Steglitz— Berlin). Одно из сечений выработки, в которой измеряется депрессия, соединено резиновым рУкавом d с широким сосудом А, представляющим собой одно из колен U-образной трубки; вторым коленом служит узкая наклонная стеклянная трубка с сообщающаяся при помощи резинового рукава s со вторым сечением выработки. При значительном поперечном сечении сосуда А, сравнительно с трубкой с уровень жидкости (обычно—подкрашенного а) в сосуде меняется незначительно, в то время как в наклонной трубке с эти мало заметные колебания давления отсчитываются довольно легко.

Измерение количества и скорости воздуха. Для определения количества поступающего в данную выработку воздуха измеряют в каком-либо сечении выработки среднюю скорость воздушной струи;

умноженная на площадь данного сечения, она даст количество воздуха, проходящего в секунду. Скорость воздушной струи измеряется особыми приборами, построенными на принципе трубки Пито, или анемометрами. Приборы первого рода основаны на следующем. Загнутая под прямым углом трубка одним концом вводится в струю воздуха, а вторым концом соединяется с манометром. Показания манометра будут различны в зависимости от направления трубки; при направлении ее против движения струи манометр показывает сумму статическ. и динамического напора; если загнутое колено направлено по движению струи, он покажет разность напоров. Если поставить трубку поперек струи, то манометр показывает ординарный динамический напор, и тогда скорость воздуха м. б. определена по ф-ле:

v=|, где а—скорость воздуха в м/ск,

д—ускорение силы тяжести (9,81 м/ск2), т— манометрич. разность давлений в миллиметров водяного столба, 6—плотность воздуха. Приборы второго рода — анемометры — представляют собой вертушки, которые струей воздуха приводятся во вращательное движение; по числу оборотов вертушки в единицу времени можно судить о скорости воздуха (смотрите Анемометр). Для определения средней скорости течения воздуха по выработке анемометр помещают в различных частях ее сечения и из полученных отсчетов выводят среднее. Иногда употребляют анемометр с часовым механизмом; прибор автоматически в определенное время включается в работу и по истечении заданного промежутка времени также автоматически выключается. Кроме упомянутых, в рудничной практике применяется еще целый ряд конструкций измерителей скорости воздуха, например дифференциальный анемометр Шульца, измеритель Бруина, Эллингауза и другие.

Определение депрессии вычислением. Сопротивление движению воздуха. Единицы сопротивления. Для определения депрессии в настоящее время пользуются исключительно эмпирич. ф-лами. Причина этого заключается в чрезвычайной трудности построения рациональной теории движения рудничного воздуха по выработкам, связанной с учетом многочисленных и разнообразных явлений; проникнуть в их сущность путем точного математического анализа пока не представляется возможным в виду непостоянства самой природы этих явлений. Из ряда эмпирических формул, предложенных для определения депрессии, наиболее распространенной является формула Жирара-Да-бюиссона (Girard d ’Abuisson):

где h—депрессия в миллиметров водяного столба, или в килограммах/м2, β—эмпирич. коэфф., L—длина выработки в м, Р—периметр поперечного сечения в м, S—площадь поперечного сечения в м2, V—средняя скорость движения воздуха в м/ск, д — ускорение силы тяжести и J — плотность рудничного воздуха. Обычно, относя плотность ί к средней плотности рудничного воздуха <У„ и считая это отношение равным единице:== 1, обозначают /?·—=«.

Тогда формула получает более простое выражение для непосредственного вычисления по ней депрессии, а именно:

7 P-L, ft=K-g—гг.

Обозначая количество воздуха, протекающего через данную выработку в 1 ск., через Q м3, и, заменяя v через -Ц-. получим:

P.L

S*

В таком виде формула применяется наиболее часто. Коэффициент не является величиной строго постоянной; на практике обычно пользуются средними его значениями, установленными эмпирически^ для разных выработок.

Величина коэффициента а, пр им е н я е-мого в формуле для определения депрессии.

h =α·

Q2·

Название горных выработок

Без кре пления

Крепление

бето ном

камне»!

дере вом

Шахты.

Штреки и квершлаги.

Очистные забои.

0,0009

0,0002

0,0002

0,0010

0,0002

0,0025

0,0004

0,0025

Для гладких труб из листового железа имеем:

для диам. 300 миллиметров..о=0,00040

» » 400 »..а=0,00030

» » 500 »..а=0,00025

» » 600 »..·.а=0,00020

Для рудников, взятых в целом, по Девилье, «=0,0018. Множитель а--^называется потенциалом, или удельным сопротивлением, и обозначается обычно через В; тогда h=BQ2.

Удельным сопротивлением, или потенциалом, можно характеризовать не только каждую выработку в отдельности, но и весь рудник в целом; т. к. В почти всегда представляет собою дробь, то, чтобы упростить вычисление, Пти (Petit) была предложена другая единица измерения сопротивления —· мюрг (т), в 1 000 раз большая В, то есть т=1 000 В, и, следовательно, h=миллиметров. Другим исследователем, Гибалем (G-uibal), была предложена единица сопротивления темперамент (Ϊ1), равная обратной величине удельного сопротивления, то есть Т =

1 о2

=д, и, следовательно, h=~ миллиметров. Совершенно особой представляется единица измерения, предложенная MroproM(Murgue) и названная им эквивалентным отверстием. Под этим термином разумеется воображаемое круглое отверстие в тонкой стенке, представляющее собой то же сопротивление движению данного количества воздуха, какое представляет и данная выработка. Т. о. численной величиной площади эквивалентного отверстия можно характеризовать сопротивление выработки движению по ней воздуха. Площадь эквивалентного отверстия 4вл!

вычисляется по формуле .4=0,38 Чем А боль-

V h

1

Тп отверстиях:

1

лг л«

ше, тем легче проветривание рудника и наоборот. В настоящее время трудными для проветривания считаются рудники, имеющие 4 < 1 м2, средними — при А= 1—2 м“ и легкими·—имеющие А > 2 м2.

Система соединения проводов воздуха и их расчет. Если выработки, служащие проводами воздуха, последовательно идут одна за другой, не имея боковых ответвлений, то такое сочетание их носит название системы последовательного соединения проводов. Потенциал системы последовательного соединения выработок равен сумме потенциалов отдельных проводов, составляющих систему. Если потенциал системы, выраженный через удельное сопротивление, назовем через В, а удельное сопротивление последовательно следующих один за другим проводов— через Вл, В„, В,.,В„ то в=в, + вг + вз +·’·+ вп.

Заменяя все В через мюрги, имеем:

m= т!+ т2+ т3-1-----Ь тя;

то же в темпераментах:

-ί=— -j- — -I—^—|-. -|

и, наконец, в эквивалентных _ι _. j_, _ι_

A‘ Al a + A|

Так как количество воздуха, проходящего через каждую выработку, здесь будет одно и то же, то, назвав секундный дебит воздуха через Q м3, получим:

BQ2 — BXQ2+ B2Q2+ · · + BnQ2,

ИЛИ ll== Jl^ -f- 7^2 Η- ^8 “1“ * * ~h,

τ. e. депрессия системы последовательного соединения проводов воздуха равна сумме депрессий отдельных проводов, составляющих систему. Если две или несколько выработок, являющихся проводами воздуха, имеют одно общее устье и одно общее выходное отверстие, причем, кроме этих двух пунктов, отдельные выработки не связаны между собой никакими дополнительными проводами, то такое сочетание выработок носит название системы параллельного соединения проводов (фигура 31). Отдельные выработки системы в этом случае называются ветвями. По числу ветвей системы М. б. ДВуХПрОВОДНЫ- фцг. 31.

ми, трехпроводными и т.д.

Если каждая ветвь параллельной системы представляется одним неразветвляющимся проводом, она называется простой, в противном случае—сложной. Общее сопротивление для простой гг-проводной системы параллельного соединения проводов в различных единицах выразится следующим образом: в удельном сопротивлении

1

г/R в мюрг ах 1

χ m j/nii i/m2

в темпераментах

i/t=VFj + VT2 +

в эквивалентных отверстиях A=A1- -Ai- — ·+Αη,

где слагаемые, стоящие в правых частях равенств, представляют собой сопротивления отдельных ветвей системы, выраженные в различных единицах сопротивления. Для определения количества воздуха qk, к-рое пойдет по какому-либо проводу порядкового номера к простой параллельной системы, служат ф-лы в зависимости от того, в каких единицах выражено сопротивление:

&= /!·«=/?· G Hr G,

где Q—общее количество воздуха, поступающего в систему, а остальные буквы имеют прежнее значение. Депрессия параллельной системы проводов в целом, очевидно, будет равна депрессии любого из проводов систем. При расчете проветривания при естественном распределении воздуха в сложной па-•раллельной системе, последнюю предварительно приводят к простой, заменяя каждое разветвление боковой ветви одним, так называемым фиктивным, или воображаемым, проводом, сопротивление которого эквивалентно сопротивлению разветвления. Это сопротивление фиктивного провода подсчитывается обычным способом по одной из приведенных выше формул. Когда сложная параллельная система будет приведена к простой, она разрешается элементарно. Если в параллельное соединение проводов воздуха включаются дополнительные провода, соединяющие боковые ветви, то система приобретает название диагональной (фигура 32). При одном диагональном проводе система называется простой диагональной, при большем числе—сложной. Расчет проветривания при диагональном соединении проводов воздуха, особенно в сложных диагональных системах, представляется весьма затруднительным и осуществляется обычно по тому или другому приближенному методу. Кроме перечисленных наиболее часто встречающихся систем проводов воздуха, на практике при проветривании рудников могут быть вообще какие угодно сочетания проводов воздуха; расчет этих последних если и возможен, то только как грубо приближенный или ориентировочный.

Ветвление воздушной струи и его значение. В небольших рудниках подземные горные работы нередко последовательно омываются одной струей. В больших рудниках эта система проветривания не пригодна, т. к. при ней сечение выработок может оказаться недостаточным для пропуска большого количества воздуха, нужного для рудника (наибольшая допускаемая скорость движения струи по русским «Правилам безопасности» не должен быть > 6 м/си); кроме того при последовательном проветривании воздух будет доставляться в достаточной степени испорченным. Для предотвращения этих неудобств прибегают к

Фпг. 32.

ветвлению струй, которое обычно начинается уже у самой шахты (фигура 33). Воздух распределяется при помощи квершлагов или гезенков по отдельным пластам свиты, далее по штрекам направляется в правое и левое крылья работ, где так же ветвится отдельными струями по забоям работ. Омыв все горные выработки и работы, струи воздуха начинают постепенно сливаться вместе, образуя у вентиляционной шахты один общий поток, который выносится наружу. Преимущества ветвления воздушных струй при проветривании рудника следующие: 1) является возможность разбавлять испорченный у забоев воздух каждый раз новыми подводными струями, 2) можно понижать температуру и влажность воздуха, 3) при ветвлении скорость движения воздуха м. б. урегулирована в желаемых пределах, что особенно важно для газовых и пыльных пластов, 4) ветвление понижает депрессию и облегчает работу вентилятора, 5) различные нарушения в движении воздуха (например обрушение кровли и тому подобное.) отражаются только на том участке, где это нарушение произошло, и 6) ветвление дает возможность легкой изоляции участка в случае пожара, без нарушения проветривания остальных частей рудника и т. д.

Регулирование количества воздуха, протекающего по горным выработкам. Для установления нужного направления воздушных струй и целесообразного распределения количества воздуха по выработкам прибегают к регулированию воздуха. Сокращение количества протекающего по выработке воздуха достигается путем искусственного увеличения сопротивления этой выработки движению по ней воздуха. Наоборот, увеличение количества воздуха, протекающего через данную выработку, достигается за счет уменьшения воздушных дебитов в других, сопряженных

Ψ

s* V

^ s, $

у

V ^

f

Фигура 33.

с данной, выработках путем искусственного увеличения их сопротивления. Увеличение сопротивления (мюргов) того или иного провода в вентиляц. практике достигается постановкой в выработке регуляционного окна, под которым разумеют отверстие в перемычке, поставленной поперек выработки и суживающей живое сечение этой последней до сечения окна; размеры окна определяются по формулам:

Я-S

или×=

0,65 q+2,№S-]/h:S

0,65+0,083 S · - /ηΐχ

здесь х — искомое сечение регуляционного окна в мг, q—количество воздуха, которое должно идти по данной выработке в м3/ск,

всех случаях, когда при открывании двери может нарушиться В. рудника, были устроены две или несколько вентиляционных дверей на таком расстоянии, чтобы одна из них была постоянно закрыта. В тех случаях, когда две струи перекрещиваются, устраивают так называем, воздушные мосты, или кроссинги. На фигуре 36 и 37 даны наиболее распространенные схема и конструкция кроссингов, которые ясны из чертежа.

Фигура 37.

4

У

4

:

1

μ

У.

у,

1

-!м~

У

<

ΓΊΓ

Фигура 38.

Фигура 34.

S— площадь поперечн. сечения данной выработки в мг, hx—депрессия, поглощаемая регуляционным окном в миллиметров водяного столба, Шя—мюрт регуляционного окна. Первая из вышеприведенных ф-л дает сечение регуляционного окна в зависимости от той депрессии bх, которую должно поглощать

§

у4у4ууУ4у^4у^,^-^^^^~4уу^4у^У‘ууу4ууу4/у4^уУ///У*

j ^ ^

у:.-V (у

(

7

в

Фигура 35.

окно, а вторая—в зависимости от сопротивления окна движению воздушной струи, выраженного в мюргах ιη^. Соответственное направление воздушных струй и целесообразное распределение количества воздуха по отдельным выработкам на практике достигается постановкой в воздушных ходах перемычек и вентиляционных дверей. На фигуре 34 представлена обыкновенная перемычка с окном, задвижкой которого можно

установить нужное отверстие для прохода воздуха. В тех выработках, где производится откатка в вагонетках, устраивают различных конструкций автоматически открывающиеся и закрывающиеся двери (фигура 35). «Правила безопасности» требуют, чтобы во

Наконец, когда по одной и той же выработке свежая и отработанная струя воздуха должны идти во взаимно противоположных направлениях, устраивают деревянные, парусиновые и каменные перегородки вдоль выработки (фигура 38) или прибегают к проветриванию в этих случаях через деревянные, железные или парусиновые трубы (фигура 39),

диаметр которых, в зависимости от количества подаваемого воздуха и длины выработки, изменяется от 250 до 750 миллиметров.

Естественное проветривание. При естественном проветривании причинами, вызывающими движение воздуха, являются: 1) нагревание воздуха теплотою горных пород, благодаря чему он становится легче и поднимается вверх, 2) поглощение воздухом газов малого уд. в., а также паров воды, 3) толчки и охлаждение от падающей воды и 4) действие ветра, которым воздух при помощи соответствующих приспособлений может загоняться в рудник (фигура 40). Схема естественной В. при двух шахтах такова: воздух входит через одну шахту, затем, омыв работы, нагревается и выходит на поверхность через другую; в этих случаях нередко для усиления тяги на устье шахты, выдающей воздух, устраивается еще вытяжная труба. Температура наружного воздуха меняется, а вместе с ней меняется и вес воздуха, под влиянием которого создается тяга. В то время как зимой холодный столб наружного воздуха, поступая в рудник, нагревается,

летом, наоборот, он охлаждается, благодаря чему струя воздуха получает обратное направление. Наконец, при равенстве температур рудничного и поверхностного воздуха тяга в руднике будет отсутствовать, и тогда придется прибегнуть к искусственному проветриванию. На практике естественная

____^ В. применяется для проветривания небольших рудников, в капитальных же, с. большой производительностью, обычно прибегают к искусственному проветри-у//////, ванию при помощи Sвентиляторов (смотрите). Особый вид естественного проветривания составляет В. выработок диффузией, но этот спо-Фигура 40. соб является весь ма несовершенным и применяется только для коротких глухих выработок, длина которых не превосходит 10 ж.

Частичное проветривание применяется в глухих забоях и осуществляется тем или иным вентиляционным прибором, нагнетающим воздух по трубам к забоям выработок. Вентиляционный прибор устанавливается вблизи забоя в струе свежего воздуха. Главным преимуществом частичного проветривания является то, что оно не отражается на увеличении общей депрессии рудника и дает возможность в нужных случаях увеличивать, уменьшать или совсем прекращать доставку свежего воздуха к забоям; недостатком являются затруднения как в смысле устройства его, так и в отношении эксплуатации и надзора. Для частичного проветривания применяются ручные вентиляторы и вентиляторы с электромотором, воздушные и водяные струйчатые приборы й, наконец, сжатый воздух, подводимый по трубам непосредственно к забою.

Изменение направления струи воздуха. Всасывающее проветривание (депрессионное) имеет несомненные преимущества перед проветриванием нагнетающим (компрессионным), почему оно и пользуется исключительным распространением на рудниках; к компрессионному проветриванию прибегают только в редких, исключительных случаях. Каждая вентиляционная установка, согласно «Правилам», должен быть снабжена соответствующими приспособлениями на случай надобности изменения всасывающего действия вентилятора на нагнетательное. Поэтому в вентиляционных установках предусматривается возможность соединения отверстия в диффузор с шахтой, а всасывающих каналов вентилятора—с наружным воздухом.

Шахтные затворы ишлюзы. Если шахта, над которой установлен вентилятор, служит исключительно для проветривания, над ней устанавливается постоянный шахтный затвор (фигура 41), имеющий вид колокола, края которого помещаются в кольцевой канал с водой или глиной (для плотности затвора). Такой затвор во время а гремучего газа в шахте свободно сбрасы вается, и воздушная волна получает непосредственный доступ в атмосферу, минуя вентилятор, который т. о. будет предохранен от разрушения. Если вентиляционная шахта служит одновременно и подъемной, то применяются специальных конструкций кла-

Фпг. 41. Фигура 42.

паны или различного устройства воздушные шлюзы для маневрирования в них поднимаемых и опускаемых в шахту грузов. На фигуре 42 показан обыкновенный клапан Бриара, на фигуре 43—клапан Шульте.

Диагональное и центральное проветривание. Подъемная шахта (подающая воздух) и шахта вентиляционная (через которую воздух выходит на поверхность) могут располагаться или по соседству, на небольшом расстоянии между собой, или на значительн.

(например одна в центре рудника, а вторая на периферии). В первом случае система проветривания называется централь-н о й, а во втором—· диагональной; и та и другая на практике встречаются довольно часто. При небольшой глубине разработки, когда рудник представляется выгодным разбить на отдельные участки, обслуживаемые каждый отдельной вентиляционной шахтой, получается диагональная система проветривания. Наоборот, когда глубина разработки значительна и проходка шахт обходится дорого, преимущество приобретает центральное проветривание,— например при разработке круто падающих свит, причем вентиляционная шахта в этом случае нередко используется частично и для подъема.

Лит.: Протодьяконов Μ. М., Проветривание рудников, М., 1928; Ч е ч о т т Г. О., К вопросу о проектировании вентиляции рудников, СПБ, 1908; Попов А. С., Проектиров. рудничной вентиляции при диагон. соединении проводов воздуха, М., 1927; Герман А. П., О совместной работе рудничных вентиляторов, «Горн, журн.», прилож. № 9, М., 1922; Л а ц и н с к и и А. А., Параллельная работа вентиляторов, там же; Heise F. u. Н erbst Г., Lehrbuch der Bergbaukunde, В. 1,Berlin. 1923,; Haddock Μ. H., Mine Ventilation and Ventilators, London, 1924; Beard J., Mine Gases and Ventilation, L., 1920; Redmayne R., Modem Practice in Mining, y. 4—Ventilation, L., 1911; Weeks W. S., Ventilation of Mines, London, 1926. А. Попов.

ВЕНЦЫ (строительные), бревна, лежащие в одной горизонт, плоскости по всему обводу капитальных стен деревянного строения и связанные в углах врубкою, с остатком или без остатка. Ряд венцов, уложен, один на другой, образует сруб; нижний венец называется окладным. Фигура 1, А—рубка с остатком в собранном виде, фигура 1, Б— в разобранном виде. Фигура 2, А дает изображение рубки без остатка в собранном, а фигура 2, Б — в разобранном виде. Бревна, образующие венцы, сплачиваются между собою в паз на вставные шипы. В теплых постройках венцы связывают из бревен в 270 миллиметров (6 вершков) во избежание возможного промерзания; кроме того, выбираемый с нижней стороны венцов паз делают в тех же целях такой глубины,

Фигура 2.

чтобы шир. соприкасающихся частей венцов была не менее 122 миллиметров (23/4 вершка); при меньшей ширине стена может промерзать. См. Стены деревянные.