Как написать курсовую по вентиляции промзданий — пошаговое руководство с примерами расчетов

Глава 1. Прочный фундамент курсовой работы, или Как правильно начать

Многие студенты ошибочно считают введение и сбор исходных данных формальностью. На самом деле, это — критически важный этап, который закладывает фундамент всего проекта. Представьте, что вы пишете техническое задание для самого себя: чем точнее оно будет, тем меньше времени вы потратите на исправления и доработки в будущем.

Первый шаг — сформулировать актуальность. Для промышленной вентиляции это просто: её главная задача — обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Это достигается путем эффективного удаления из воздуха рабочей зоны вредных веществ, избыточного тепла и влаги, что напрямую влияет на здоровье и производительность персонала.

Далее необходимо четко определить цель и задачи курсовой. Возьмем наш сквозной пример — гальванический цех.

Цель: Спроектировать приточно-вытяжную систему вентиляции для гальванического цеха, обеспечивающую поддержание параметров микроклимата и чистоты воздуха в соответствии с нормативными требованиями.

Из этой цели логично вытекают задачи:

• Проанализировать технологический процесс и определить виды и количество вредных выделений.
• Рассчитать требуемый воздухообмен для ассимиляции вредностей.
• Выполнить аэродинамический расчет и подобрать сечения воздуховодов.
• Подобрать основное вентиляционное оборудование (вентилятор, калорифер).
• Разработать мероприятия по охране труда и автоматизации системы.

Последний элемент фундамента — полнота исходных данных. Обязательно соберите всю информацию: климатические параметры для вашего региона (согласно СП 60.13330.2020), архитектурно-строительные чертежи здания (планы, разрезы), подробное описание технологического процесса с указанием оборудования и его режима работы. Это сэкономит вам десятки часов на последующих этапах.

Глава 2. Анализируем объект. Описание техпроцесса и вредных выделений

Этот раздел — настоящая детективная работа для инженера. Ваша задача — не просто перечислить станки, а выявить все потенциальные источники загрязнения и нагрева воздуха. Вы должны смотреть на технологию глазами специалиста по вентиляции, задавая главный вопрос: «Что в этом процессе выделяется в воздух?»

На примере нашего гальванического цеха, основными источниками вредностей являются гальванические ванны. В процессе их работы в воздух выделяются высокотоксичные вещества:

• Пары серной и соляной кислот с ванн травления.
• Пары щелочей с ванн обезжиривания.
• Аэрозоли и пары цианистых соединений, хромового ангидрида, никеля с ванн нанесения покрытий.

Крайне важно не просто перечислить эти вещества, а указать их характер (газ, пар, аэрозоль), агрессивность и класс опасности. Эта информация напрямую влияет на выбор конструкционных материалов для воздуховодов и вентилятора (например, необходимость коррозионностойкого исполнения) и на сложность системы очистки воздуха перед выбросом в атмосферу.

Именно на этом этапе закладывается ключевой принцип проектирования промышленной вентиляции: разделение на местную и общеобменную системы. Локализация вредностей с помощью местных отсосов (например, бортовых отсосов от гальванических ванн) — это самый эффективный и экономичный способ борьбы с загрязнением. Общеобменная вентиляция при этом служит для ассимиляции тех вредностей, что все же попали в объем помещения, и для компенсации воздуха, удаляемого вытяжными системами.

Глава 3. Расчет воздухообмена. Определяем необходимое количество воздуха

Это ядро всей курсовой работы. От правильности выполненных здесь расчетов зависит, будет ли ваша система вентиляции эффективно справляться со своей задачей. Существует два основных подхода к определению требуемого количества воздуха, и выбор зависит от характера вредных выделений.

1. Расчет по кратностям. Это более простой метод, который применяется для помещений с незначительными или нетоксичными выделениями, либо когда точный расчет по ассимиляции невозможен. Кратность показывает, сколько раз в течение часа воздух в помещении должен полностью обновиться. Формула выглядит так:

L = n * S * H, где:

• L — требуемый расход воздуха, м³/ч.
• n — нормативная кратность воздухообмена (принимается по СП 60.13330.2020 или отраслевым нормам).
• S — площадь помещения, м².
• H — высота помещения, м.

2. Расчет по ассимиляции (разбавлению) вредностей. Это более сложный, но и значительно более точный метод, обязательный для производств с токсичными выделениями, как в нашем гальваническом цехе. Его суть — рассчитать, какой объем чистого воздуха нужно подать в помещение, чтобы разбавить концентрацию вредного вещества до предельно допустимой концентрации (ПДК) в рабочей зоне.

Цель расчета — обеспечить, чтобы количество вредных паров и газов не превышало значений, установленных гигиеническими нормативами.

Этот расчет выполняется для каждого вредного вещества отдельно, а затем полученные расходы воздуха суммируются. Значения ПДК для различных веществ можно найти в специальных санитарных нормах и правилах (например, СанПиН 1.2.3685-21). Для гальванических цехов такой подход является единственно верным, так как он напрямую связан с обеспечением безопасности труда. В итоге мы получаем конкретную цифру — общую производительность системы вентиляции в кубических метрах в час (м³/ч).

Глава 4. Аэродинамический расчет. Проектируем «артерии» системы вентиляции

Когда мы знаем, СКОЛЬКО воздуха нам нужно, наступает время определить, КАК мы его доставим и удалим. Аэродинамический расчет превращает абстрактную цифру расхода воздуха в реальную сеть воздуховодов. Его главная цель — подобрать такие размеры «артерий» и «вен» нашей системы, чтобы обеспечить проектный расход воздуха в каждой точке с минимальными потерями давления и допустимым уровнем шума.

Процесс расчета можно разбить на несколько шагов:

1. Создание аксонометрической схемы. Это «карта» вашей будущей системы. На ней изображаются все элементы: вентилятор, воздуховоды, отводы, тройники, решетки.
2. Разбивка на расчетные участки. Схема делится на участки с постоянным расходом воздуха. Обычно участок — это отрезок воздуховода между двумя тройниками или от тройника до решетки.
3. Определение расхода воздуха. Для каждого участка определяется свой расход воздуха.
4. Подбор сечения воздуховода. Зная расход, мы задаемся рекомендуемой скоростью движения воздуха (ее берут из таблиц в СП 60.13330.2020, чтобы избежать сильного шума и потерь). Затем по формуле рассчитываем площадь сечения:
   
   Sс = L * 2,778 / V, где:
   
   Sс – площадь сечения, см²; L – расход воздуха, м³/ч; V – скорость воздуха, м/с.
5. Подбор стандартного размера. По полученной площади подбирается ближайший стандартный диаметр (для круглых) или пара ширина/высота (для прямоугольных) воздуховодов.
6. Расчет потерь давления. Для каждого участка рассчитываются потери давления на трение о стенки воздуховода и в местных сопротивлениях (отводы, сужения, тройники).

Финальным и важнейшим этапом является увязка всех веток системы. Общие потери давления по самой нагруженной (протяженной и сложной) ветке не должны превышать определенного значения, иначе система будет разбалансирована. Именно эта итоговая цифра потерь давления понадобится нам для следующего шага.

Глава 5. Выбор основного оборудования. Подбираем «сердце» и «легкие» системы

Спроектировав сеть воздуховодов и зная ее сопротивление, мы можем приступить к подбору главного оборудования. Это момент, когда теоретические расчеты превращаются в спецификацию на реальные, существующие на рынке агрегаты.

Подбор вентилятора. Вентилятор — это «сердце» системы. Чтобы его выбрать, нам нужны всего две ключевые характеристики, которые мы уже рассчитали в предыдущих главах:

1. Производительность (L), м³/ч — это общий расход воздуха, который должна перемещать система.
2. Полное давление (P), Па — это суммарные потери давления в самой нагруженной ветке сети, которые вентилятор должен преодолеть.

Алгоритм подбора по каталогу производителя прост. Вы находите график аэродинамических характеристик для интересующей вас модели. На горизонтальной оси (ось X) откладываете вашу производительность, а на вертикальной (ось Y) — ваше давление.

Точка пересечения этих двух значений называется рабочей точкой. Она обязательно должна находиться в пределах рабочей зоны на графике, в идеале — в зоне максимального КПД. Рекомендуется брать небольшой запас по мощности, около 10-15%.

Для нашего гальванического цеха есть особое требование: так как воздух содержит агрессивные пары кислот и щелочей, необходимо выбирать вентилятор в коррозионностойком исполнении (например, из полипропилена или нержавеющей стали).

Подбор калорифера. Калорифер, или воздухонагреватель, — это «легкие» приточной системы, отвечающие за подогрев наружного воздуха в холодный период года. Его тепловая мощность рассчитывается на основании теплового баланса, чтобы компенсировать теплопотери помещения и нагреть приточный воздух до нужной температуры.

Глава 6. Вопросы безопасности и автоматизации. Завершающие штрихи проекта

Качественный курсовой проект не заканчивается на подборе оборудования. Завершающие разделы, посвященные безопасности и автоматизации, показывают глубину проработки и понимание того, как система будет эксплуатироваться в реальных условиях. Важно понимать, что это не переписывание общих фраз из учебников, а анализ рисков и решений конкретно для вашего проекта.

В разделе «Охрана труда» или «Техника безопасности» необходимо описать конкретные меры:

• Защита от шума и вибрации: Установка вентилятора на виброоснование, использование гибких вставок для соединения вентилятора с сетью воздуховодов.
• Электробезопасность: Требования к подключению и обязательному заземлению электродвигателя вентилятора и щита управления.
• Пожарная безопасность: Описание установки огнезадерживающих клапанов в местах пересечения воздуховодами противопожарных преград, как того требует СП 7.13130.2013.

Раздел «Автоматизация» описывает «мозг» системы. Даже для простого проекта необходимо предусмотреть базовый щит управления, который обеспечивает:

• Включение и выключение системы.
• Защиту электродвигателя вентилятора от перегрузки и короткого замыкания.
• Для приточной системы — управление работой калорифера для поддержания заданной температуры приточного воздуха.

Такая автоматизация не только делает эксплуатацию удобной, но и повышает надежность и энергоэффективность всей установки.

Глава 7. Формулируем выводы. Грамотное заключение и список литературы

Заключение — это не формальность, а возможность в сжатой форме продемонстрировать все результаты вашей работы и доказать, что поставленная во введении цель была полностью достигнута. Сильное заключение оставляет у проверяющего чувство завершенности и логичности всего проекта.

Структура грамотного заключения проста и логична:

1. Напомнить о цели. Начните с фразы: «В данной курсовой работе была поставлена цель спроектировать систему приточно-вытяжной вентиляции для гальванического цеха».
2. Перечислить выполненные задачи. Кратко, без цифр, опишите путь к цели: «Для достижения цели были проанализированы технологические процессы, определены вредные выделения, выполнен расчет необходимого воздухообмена, произведен аэродинамический расчет сети и подобран комплект оборудования».
3. Представить ключевые результаты в цифрах. Это самая важная часть. «В результате была спроектирована система вентиляции производительностью по воздуху L = 8000 м³/ч, которая обеспечивает поддержание концентраций вредных веществ ниже ПДК. Для этого подобран радиальный вентилятор марки X с напором Y Па и электродвигателем мощностью Z кВт».
4. Сделать итоговый вывод. Завершите мысль: «Таким образом, спроектированная система вентиляции полностью решает поставленную задачу и обеспечивает безопасные условия труда в цехе».

Не забудьте аккуратно оформить список использованной литературы в соответствии с требованиями ГОСТ. В него должны войти все стандарты (СП, ГОСТ), учебники и каталоги производителей, на которые вы ссылались в пояснительной записке.

Глава 8. Чек-лист для самопроверки. Все ли вы учли перед сдачей?

Перед тем как сдать работу, обязательно пройдитесь по этому контрольному списку. Он поможет выявить досадные ошибки, которые могут испортить впечатление даже от отличного проекта, и придаст вам уверенности на защите.

• Титульный лист: Оформление полностью соответствует требованиям вашего вуза и кафедры?
• Содержание: Все заголовки в содержании точно совпадают с заголовками в тексте? Номера страниц верны?
• Логика и связность: Каждый следующий раздел логически вытекает из предыдущего? Данные из одного расчета корректно используются в следующем?
• Единство обозначений: Все физические величины (L, P, S, V) на протяжении всей записки и на чертежах обозначаются одинаково?
• Ссылки на источники: В тексте есть ссылки на все нормативные документы и книги из вашего списка литературы?
• Проверка расчетов: Вы перепроверили все арифметические вычисления? Лучше сделать это дважды.
• Оформление графической части: Чертежи и схемы выполнены аккуратно, в соответствии с ЕСКД? Все выноски и обозначения читаемы?
• Грамотность: Вы проверили текст на наличие опечаток, грамматических и пунктуационных ошибок?

Пройдя по всем этим пунктам, вы значительно повысите качество своей работы и сможете сдать ее с чистой совестью.

Литература

1. Вентиляция общественного здания. Задания и методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов для студентов специальности 290700.-М.: МИКХиС, 2002.
2. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха/ Под редакцией Н.Н. Павла и Ю.И. Шиллера, Кн. 1,2. – М.: Стройиздат. 1992.
3. СНиП-01-2003. Отопление, вентиляция, кондиционирование — М.: Госстрой России, 2003.
4. Богословский В.Н. и др. Отопление и вентиляция. Ч.II. Вентиляция. – М.: Стройиздат., 1976.
5. Кострюков В.А. Сборник примеров расчета по отоплению и вентиляции. Ч.II. Вентиляция. – М.:Стройздат., 1962.
6. РысинС.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов: Справочник. – М.: Машиностроение, 1964.
7. Каменев П.Н., Тертичинк Е.И. Вентиляция. – М.: Изд-во АВС, 2006.