Стуров Д.С. Проектирование и расчет местной вентиляции машиностроительных производств
Подождите немного. Документ загружается.
80
9. Определяют значение безразмерного комплекса:
М = (G
p
/ G)
C
∆
⋅
пр
,
(1.95)
где
G
р
– количество рассредоточенных вредных веществ в мг/с
В расчете можно принять G
р
= (0,08÷0,1)G
10. По графикам, рис. 1.4 находят оптимальное значение эффективности
улавливания вредных веществ
η
опт
и соответствующее значение К
η
.
Значение величин
η
опт
и К
η
может быть определено также из решения
системы уравнений:
1.
M = К
η
- (1 -
η
опт
) C
∆
пр
(1.96)
2.
η
опт
= 1 – e
-2,52К
η
Если источник выделяет только теплоту, то принимают
К
η
=1,0.
Если расчетное значение
К
η
окажется меньше единицы, рекомендуется
соблюдать условие:
К
η
≥
1,0
11. Определяют требуемую производительность отсоса, обеспечиваю-
щую оптимальную эффективность улавливания вредных веществ:
L
отс
= L
пр.отс
⋅
К
η
, м
3
/с
12. Определяют количество
уловленных G
у
м/с и концентрацию С
ул
мг/м
3
выделений вредных веществ воздухе, отсасываемых местным отсосом:
G
у.
= G
⋅η
опт.
; С
ул.
= G
у.
/ L
отс.
81
1.6.2 Расчет активированных отсосов, расположенных выше
бортов ванны (рис. 1.16, д)
Эффективность улавливания вредных веществ от активированных ванн
превышает 90% и по санитарным нормам может считаться достаточной за ис-
ключением периодов выгрузки и просушки обработанных раствором деталей
непосредственно над ванной. [12]
В этот период утечка вредных веществ в рабочую зону резко возрастает,
так
как смоченные раствором детали оказываются выше уровня поддува.
Для отсоса паров и аэрозолей, выделяющихся от обрабатываемых
предметов, когда последние выгружают из ванн и выдерживают над ними для
стекания раствора и просушки, воздушные струи располагают выше бортов
ванны.
Таблица 1.6.2.
Исходные данные для расчета
Характеристика и размеры,
м
Производственные процессы. Табл. 1.6.
2 4 9 10 14
1. Размеры
ванны
ширина, 2в
1,0 0,6 1,0 0,8 0,8
длина, 2а
1,5 1,2 1,5 1,2 1,5
2. Размеры
проточной
щели, м
ширина,
2в
1
0,02 0,02 0,025 0,02 0,025
длина, 2а
1
1,2 0,9 1,00 0,9 1,2
3. Размеры
отсоса, м*
ширина,
2В 0,20 0,2 0,15 0,2 0,15
длина, 2А 1,2 0,9 1,00 0,9 1,2
4. Скорость движения воз-
духа в помещении,
U
в
м/с
0,4 0,2 0,35 0,3 0,25
5. Температура жидкости в
ванне,
t
о
ж
С
76 328 60 87 204
6. Количество испарений
вредных веществ,
G мг/с
5,2 0,125 1,10 3,0 19,0
7. Высота обрабатываемых
деталей
0,65 0,4 0,25 0,35 0,6
82
В общем случае приточная струя может быть выпущена под некоторым
углом
β
к горизонту. При этом пары и газы, выделяющиеся с поверхности
жидкости и обрабатываемых предметов, в основном остаются в зоне под воз-
душной струей и не попадают в воздух производственного помещения.
Порядок расчета
1. Определяют угол приточной струи
β
о
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
=
a2
вB
arctg
1
β
(1.97)
2. Определяют минимальную высоту
h, м расположения приточной струи
над поверхностью раствора ванны по прилагаемой таблице в зависимости от
угла сдува струи
β
и относительной ширины приточной щели 2в
1
/2а.
2в
1
/2а
Значение 2в/h при
β
о
0 10 20 30
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
1,15
1,3
1,4
1,5
1,6
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
1,75
2,2
2,5
2,7
2,9
2,5
3,0
3,5
3,8
4,1
3. Уточняют высоту расположения приточной щели
h в зависимости от
конкретной высоты обрабатываемых деталей.
4. Назначают высоту
Н расположения отсасывающей щели (отсоса).
Разница в отметках нижнего края приточной щели и щели отсоса из конст-
руктивных соображений должна находиться в пределах
0
÷
h. При этом щель
отсоса рекомендуется располагать против приточной щели.
5. Определяют минимальную скорость на оси свободной струи в сече-
нии, находящемся на расстоянии от приточной щели, равном ширине ванны.
Минимальная скорость
V
min
обеспечивает устойчивость струи от размы-
вания неорганизованными потоками воздуха в помещении и предотвращает
выбивание вредных веществ в воздух цеха на всех стадиях технологического
процесса.
83
V
min
= C
t
(h / 2в)
1/3
, (1.98)
где
C
t
- коэффициент зависящий от температуры жидкости в ванне t
ж
,
значение которого приведены ниже:
t
ж
о
до 50 50-65 65-75 75-80 80-87 87-100 >100
C
t
2 2,5 3,0 3,5 4,5 5,0 5,0
6. Определяют расход приточного воздуха, м
3
/с.
L
пр.в.
= 0,37
⋅
V
min
(2в
⋅
2в
1
)
0,5
⋅
2а
1
, (1.99)
где
2а
1
– длина приточной щели, м
7. Вычисляют предельную производительность отсоса, м
3
/с.
L
пр.отс.
= L
пр.в
(
)
1
в2/в232,06,0 +
(1.100)
8. Определяют предельную избыточную концентрацию примеси в возду-
хе а также относительную продольную избыточную концентрацию
∆
С
пр.
= G / L
пр.отс
, мг/с
∆
C
пр.
=
∆
С
пр.
/ ПДК,
где
ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ
в воздухе рабочей зоны.
Величины
ПДК веществ, выделяющихся в производственных процессах
№№ 2; 4; 9; 10; 14 табл. 1.6, приведены в разделе 1.6.1.
9. Вычисляют значение безразмерного комплекса
М = (0,08÷0,1)
C
∆
⋅
пр
10. По графикам рис. 1.4 находят оптимальное значение эффективности
улавливания вредных веществ
η
опт
и соответствующее значение К
η
.
Если найденное значение
К
η
окажется меньше единицы, надо принять
К
η
= 1,0.
11. Определяют требуемую производительность отсоса, обеспечиваю-
щую оптимальную эффективность улавливания вредных веществ:
L
отс
= L
пр.отс.
⋅
К
η
12. Определяют количество уловленных G
у
мг/с и концентрацию C
ул
вы-
делений вредных веществ в воздухе отсасываемым отсосом:
G
у
⋅η
опт
; С
ул
= G
у
/ L
отс
84
1.6.3 Расчет производительности активированных зонтов (Рис. 1.16, в)
Таблица 1.6.3.
Исходные данные для расчета
Параметры и размеры отсоса ,
м
Производственные процессы, Табл. 1.6.
1 5 6 7 8
1. Размеры источ-
ника выделений:
2а
1,65 1,5 2,0 1,2 1,0
2в
1,3 1,2 1,5 0,8 0,6
2. Размеры зонта
2А
1,65 1,5 2,2 1,4 1,2
2В
1,3 1,2 1,7 1,0 0,8
3. Высота установки зонта, Н 1,8 1,5 2,0 1,5 1`,0
4. Размеры
приточной
щели
Ширина,
2в
′
0,03 0,02 0,025 0,03 0,035
Длина, 2а
1,2 1,1 1,5 0,8 0,7
5. Температура на поверхно-
сти источника,
Т
п
о
К
350 320 500 693 430,0
6. Температура воздуха
в помещении
Т
в
о
К
293 298 295 290 293
7. Скорость движения воздуха
в помещении,
U
в
м/с
0,4 0,35 0,3 0,25 0,15
8. Вредные
выделения:
вещество
водорода
цианит
толуол NO
х
тепло СО;
дым
окислы
алюминия
кол-во, G мг/с
2,0 500 80,0 100 8,0
ПДК, мг/м
3
0,3 50 5,0 20 4,0
Кл. опасности
I III III IV III
Методика расчета [12]
1. Устанавливают вариант устройства отсоса и характер приточной
струи. В данном случае соосный зонт считается свободно расположенный в
пространстве, а струя -
настилающаяся, потому что движение параллельно
всасывающему потоку.
2. Определяют расстояние между приточным насадком и центром зонта
по формуле
22
aHl += , м (1.101)
85
3. Определяют угол подачи струи
ϕ
= arctgА / Н (1.102)
4. Вычисляют значение критической скорости
U
кр
на оси системы «струя
–отсос».
Поскольку активирующая и конвективная струи движутся почти парал-
лельно, то возмущающим потоком, способным отклонить всасывающий по-
ток, следует считать подвижность воздуха в помещении
U
в
.
Поэтому
U
кр
= 7
⋅
U
в
.
5. Определяют по графикам рис. 1.18 относительную скорость
U
кр
в за-
висимости от относительного размера отсоса
l
B
K
B
/
⋅
=
, где К = 1,0.
6. Определяют по графикам на рис. 1.19, б относительную предельную
производительность отсоса
L
пр.отс
.
7. Вычисляют расход приточного воздуха,
L
пр.в
=
(
)
(
)
l 'вa2U/Um K
кркр
/ ⋅⋅⋅⋅ , м
3
/с (1.103)
где
m = 2,5 – кинематический коэффициент приточного отверстия;
2а – длина приточной щели равной длине источника, м
в
′
- полуширина приточной щели (струи), м.
8. Определяют значение поправочного коэффициента
К
п
= 1 + U
в
/ U
кр
9. Вычисляют предельную производительность отсоса
L
пр.отс
= 0,1025К
п
(
)
LUU
кркр
/
прр.отс
⋅
2а
⋅
l, м
3
/с
Дальнейший расчет ведется по пунктам 8-12 раздела 1.6.1.
86
1.6.4 Расчет производительности отсосов от нагревательных печей
(рис. 1.16, г)
Таблица 1.6.4.
Исходные данные для расчета
Параметры и размеры
отсоса , м
Производственные процессы, Табл. 1.6.
3 11 12 13 15
1. Размеры проема
печи
2а
1,8 1,5 1,2 1,0 0,8
2в
1,0 1,2 1,0 0,6 0,5
2. Размеры зонта
2А
1,8 1,5 1,2 1,0 0,8
2В
0,6 0,8 1,0 0,5 0,4
3. Высота установки зонта от
низа проема,
l
1,2 1,4 1,2 0,8 0,7
4. Ширина приточной струи в
′
0,025 0,02 0,02 0,025 0,02
5. Температура газов в печи
Т
п
о
К
1073 1075 1000 1075 980
6. Избыточное давление в печи
∆
Р, Па
25 60 30 40 50
7. Плотность газов
в печи и в помеще-
нии
в
ρ
ρ
кг/м
3
0,328 0,330 0,315 0,35 0,325
1,2 1,22 1,22 1,25 1,3
8. Скорость движения воздуха
в помещении,
U
в
м/с
0,4 0,25 0,3 0,25 0,35
8. Вредные
выделения:
вещество
CO NO
X
SO
2
CO SO
2
кол-во, G мг/с
1000 200 75,0 300 50
ПДК, мг/м
3
20 5,0 10 20 10
Кл. опасности
IV III III IV III
Методика расчета [11, 12]
1. Устанавливают вариант устройства отсоса и характер приточной
струи. В данном случае зонт считается свободно расположенный в простран-
стве, а струя -
ненастилающаяся, потому что возмущающим потоком являет-
ся поток, выходящий из печи, перпендикулярный направлению приточной
струи.
87
2. Вычисляют скорость выхода выделений вредных веществ через от-
крытый технологический проем, т.е. через проем печи
U
выд
=
ρ∆µ
/ P2
, м/с (1.104)
где
µ
- коэффициент расхода газов в проеме при наличии активирующей струи.
µ
= 0,011(1 + 3,74
ρ
/
ρ
в
)
2
⋅
()
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−++
1)74,31( 9,111
2
в
//
ρρ
(1.105)
∆
Р – избыточное давление внутри печи (установки), Па
3. Определяют значение критической скорости
U
кр
на оси системы
«струя - отсос»
Для ненастилающейся струи
U
кр
= 7
⋅
U
выд
, м/с
4. По графикам рис. 1.18 находят относительную скорость
U
кр
в крити-
ческом сечении соосной системы «струя-отсос», соответствующую режиму
предельного улавливания. Она зависит от относительного размера отсоса
B .
l
B
K
B
/
⋅
=
,
где
К – коэффициент, учитывающий характер приточной струи.
Для ненастилающейся струи
К = 1,0.
5. По графикам на рис. 1.19,
б находят относительную предельную про-
изводительность отсоса
L
пр.отс
.
6. Вычисляют расход приточного воздуха
L
пр.в
=
(
)
(
)
l'вa2UU2,5 K
кркр
// ⋅⋅⋅ , м
3
/с (1.106)
7. Определяют значение поправочного коэффициента
К
п
= 1 + U
в
/ U
кр
(1.107)
8. Вычисляют предельную производительность отсоса
L
пр.отс
= 0,205К
п
(
)
LUU
кркр
/
пр.отс
⋅
2а
⋅
l, м
3
/с (1.108)
Дальнейший расчет с учетом величины вредных выделений следует про-
водить по формулам пунктов 8-12 раздела 1.6.1.
88
1.7 Компенсационные отсосы
В последние годы все больше внимания специалистов привлекают отсо-
сы, совмещенные с воздушной завесой, или как их еще называют, отсосы
компенсационного типа рис. 1.20.
а) б)
Рисунок 1.20. Схема компенсационного укрытия:
а – локализация части помещения от выделяющихся вредных веществ;
б – укрытие проема ванны; 1, 2 – вытяжное и приточное устройство;
3 - источник выделений вредных веществ
Воздушной завесой можно перекрывать значительные проемы, отделяя
часть помещения или аппарат, где выделяются вредные вещества от чистых
зон помещения. При этом не создается препятствий для перехода рабочих, пе-
ремещения грузов, оборудования, изделий и т.п. из одной зоны
в другую. На
практике такие отсосы могут применяться на складах, ремонтных мастер-
ских, в гаражах; на участках сборки, упаковки и покраске, в литейных цехах
на участке обрубки и очистки литья и во многих других местах.
Плоская приточная струя, выполняющая роль стенки-завесы, уменьшает
район действия всасывающего факела и увеличивает тем самым
эффектив-
ность улавливания вредных выделений.
Предполагается, что создается замкнутая система циркуляции, т.е. струя
полностью улавливается отсосом, часть воздуха от которого вновь отбирается
для подачи в струю.
89
Расчет устройства такого типа сводится к определению характеристик
истечения струи и производительности отсоса, при которых концентрация
примесей вредных веществ в чистой зоне не превышает
ПДК.
По-видимому, можно считать, что если струя полностью улавливается
отсосом, то локализация загрязненной зоны осуществляется достаточно на-
дежно. При этом не учитывается турбулентная диффузия газовых примесей
через отделяющую струю. Однако величина допустимой ошибки невелика и
ею можно пренебречь.
На рис. 1.21 отсос расположен в середине торцевой стенки. Приточная
струя, достигая противолежащей
поверхности, растекается по ней. Если струя
будет направлена перпендикулярно к противолежащей поверхности, то удер-
жать ее с помощью отсоса от нежелательного растекания по плоскости и до-
биться локализации зоны вредных веществ затруднительно. Поэтому струя
подается под некоторым углом
α
<
π
/ 2 к горизонтальной поверхности.
1.7.1 Расчет производительности компенсационных отсосов
Рисунок 1.21. Расчетная схема компенсационного отсоса:
1 – отсос (уловитель); 2 – источник выделений; 3 – воздушная завеса.
М – чистая зона; N – зона загрязнений