книги из ГПНТБ / Луговский С.И. Вентиляция в асбестотехнической промышленности

торов, могущих повлиять иа искажение картины потока в натуре по сравнению с моделью. Однако в большинстве практических случаев даже и это условие, т. е. условие равенства чисел Re, не обязательно, так как влияние числа Re на характер потока существенно лишь при небольших его значениях. С увеличением числа его влияние падает, и при R e>(l-h5) ІО4 влияние этого числа на относительную картину потока настолько мало, что во многих случаях им практически можно пренебречь. Область значения Re, при которых это число не влияет на характер дви­ жения, называется автомодельной.

Если размеры модели и скорость потока в ней выбраны так, что число Re больше указанных выше пределов, то в большинст­ ве случаев можно результаты исследований картины потока на модели надежно перенести на натуру, для которой число Рей­ нольдса может быть сколь угодно больше указанного. Это об­ стоятельство очень важно, так как оно значительно облегчает задачу экспериментирования, позволяя большинство исследо­ ваний проводить на моделях с небольшими затратами.

Результаты измерения поля скоростей удобнее представлять в безразмерных параметрах; т. е. в виде зависимости отношения скоростей ѵ/ѵ или ѵ/ѵтах от относительных координат (расстоя­ ний) yD0. Здесь V , Вер. ^m ax — соответственно скорость в дан­ ной точке, средняя и максимальная скорости потока по сечению, у — абсолютное расстояние точки измерения скорости от начала координат.

Поля скоростей, представленные в безразмерном виде, могут быть автоматически приложены к участкам трубопроводов и аппаратов разных размеров с потоком любой среды и с любыми физическими свойствами, если эти поля получены на геометри­ чески подобных моделях при одинаковых значениях чисел Re, или при значениях Re, соответствующих автомодельной области.

Оценку степени неравномерности распределения скоростей по сечению можно производить по величине отношения макси­ мальной скорости потока к средней по сечению Шпах/Уср- В от­ дельных случаях это отношение может служить мерой степени неравномерности потока, например, в отводящих участках аппа­ ратов, в раздающих и собирающих коллекторах и др. Но в боль­ шинстве случаев этой величины недостаточно для оценки сте­ пени неравномерности поля скоростей по сечению, особенно если зона максимальных скоростей составляет небольшую часть об­ щего сечения. Наиболее точную оценку степени неравномерно­ сти распределения скоростей может дать величина, характери­ зующая суммарное состояние потока во всем сечении. Такой величиной является, например, отношение истинной энергии все­

100

го потока, протекающего через данное сечение с данным профи­ лем скоростей, к кинетической энергии потока, вычисленной по средней скорости в том же сечении, а также отношение истинно­ го количества движения всего потока в данном сечении к коли­ честву движения, вычисленного по средней скорости в том же сечении.

Для нахождения истинной кинетической энергии потока по всему сечению (Еист) суммируют энергию элементарных струек, протекающих через элементарные площадки сечения, т. е.

2

Основным понятием теории подобия является понятие о груп­ пе подобных явлений. Явления, отличающиеся друг от друга лишь такими значениями величин, управляющих ими, при ко­ торых их безразмерные критериальные комбинации остаются постоянными, называются подобными явлениями.

Возьмем, например, N отдельных (единичных) явлений, каж­ дое из которых состоит в изменении множества величин xt, X зр, ... x nß(ß = 1; 2; ...; N) и определяется заданной системой диф­

ференциальных уравнений и условиями однозначности. Совокупность N явлений составляет группу подобных явле­

ний если .величины х ір, х 2р..... Jf пр образуют подобную группу преобразований:

а заданные системы дифференциальных уравнений и условий однозначности остаются инвариантными по отношению к преоб­ разованиям (75).

Таким образом, можно утверждать, что теория подобия и

101

метод моделирования дают возможность делать уверенный науч­ но-технический прогноз о течении процесса в натуре.

При моделировании изучаемых явлений нами соблюдалось геометрическое подобие и учитывался критерий Рейнольдса, ве­ личина которого в натуре и в модели соблюдалась одинаковой.

Экспериментальная установка и результаты исследования укрытия гидропресса

Для исследования разработанной конструкции укрытия гид­ ропрессов по борьбе с пылегазовыми вредностями была изготов­ лена лабораторная установка, схема которой показана на рис. 28. Масштаб моделирования был принят 1:1.

Укрытие к гидравлическому прессу представляет собой ме­

0,27X0,60X0,20 м.

С задней стороны размещен клинообразный патрубок равно­ мерного всасывания, рассчитанный по методу расчета воздухо­ водов равномерного всасывания через щели или отверстия. Раз­ мер всасывающего патрубка 0,15x0,7 м.

Количество воздуха,извлекаемого из-под укрытия, регулиро­ валось путем изменения положения шибера, вмонтированного в воздуховод (рис. 29).

Исследование на модели работы укрытия проводилось при полном открывании дверей входного проема и полном раскры­ тии пресс-форм.

Общее количество воздуха, извлекаемое из-под укрытия, общий вид которого показан на рис. 28, замерялось при помощи трубки Прандтля, установленной на расстоянии 2,5 м от всасы­ вающего вентилятора и 4 м (20d) от мест поворота или измене­ ния направления потока воздуха.

Количество воздуха, проходящее через воздуховод, подсчи­ тывалось по формулам [78].

Распределение скоростей всасывания в проеме укрытия — важнейшая характеристика укрытия, решающим образом влия­ ющая на его эффективность и экономичность. Изучение его осу­ ществлялась измерением скоростей воздуха в рабочем укрытии при помощи крыльчатого анемометра АСО-3 в заранее намечен­ ных точках (в плане 1— 16 на рис. 40). Измерение скоростей воздуха по высоте камеры производились через 20 см.

Экспериментальные исследования показали, что укрытие данной конструкции (размером в планр 1,5x1,160 м и показан-

102

Рис. 40. Укрытие гидропресса в рабочем состоянии с нзотахами скоростей:

1 — укрытие; ' 5 — пре'сс.форма;

ное на рис. 28) имеет следующие оптимальные вентиляционные параметры: L= 2500 м3/час— расход воздуха, отсасываемого из-под укрытия; Ѵ = 0,7 м/сек — средняя скорость воздуха в живом сечении входного проема укрытия.

Распределение скоростей всасывания в проеме с несиммет­ ричным отсосом неодинаковое. В левой части проема скорость всасывания несколько ниже и составляет 0,55 — 0,6 м/сек. Од­ нако при такой скорости выбивания вредностей не происходит.

Приведенные экспериментальные данные были получены с одним засасывающим отверстием с задней стороны укрытия. На основании табличных данных построены изотахи скоростей. Изотахи скоростей показаны на рис. 40, из них видно, что интенсивное отсасывание наблюдается в средней части укрытая, там, где расположены пресс-формы. Это еще раз подтверждает правильность расположения всасывающего отверстия.

Для определения коэффициента местного сопротивления ра­ бочей камеры укрытия измерялось динамическое давление в на­ чале и конце укрытия.

Коэффициент местного сопротивления укрытия определяется по формуле [Ш]

2

где р —^— — скоростное (динамическое) давление, кг/м2

Коэффициент’местного сопротивления укрытия гидропресса в среднем оказался равным | = 0,4 3 .

103

Экспериментальная установка и результаты исследования фильтрующей пирамидальной обеспыливающей камеры для бункера кардочесального аппарата

Для исследования разработанного способа обеспыливания лабаза (бункера) была смонтирована лабораторная установка,

схема которой показана на рис. 41. Масштаб моделирования был принят равным 1:4.

Рлс. 41. Схема лабораторной установки бункера (лабаза) кардочесального аппарата:

Установка представляет собой металлическую камеру 1 раз­ мером 0,57X0,50X0.75 м, внутри которой смонтирован фильтрѣ в виде усеченной пирамиды. К подающему воздуховоду 3 и вса­ сывающему 4 диаметром 50 мм подключались пылесосы марки «Ракета». На подающем воздуховодебыл установлен! шибер. 6,

104

при помощи которого изменялось количество воздуха, подавае­ мого в камеру.

Для измерения количества воздуха во всасывающем н подаю­ щем воздуховодах применялись пневмометрические трубки 5. Изменение средней скорости в сечении на половине высоты фильтра замерялось при помощи пневмометрической трубки 18.

Пневмометрические трубки подключались через щит управ­

(точки 11 — 13) замерялась U-образными манометрами 16. Запыленный асбестовой пылью воздух подавался по воздухо­

воду 3 через матерчатый фильтр 2 и всасывался воздуховодом 4. Воздух запылился через специально изготовленную герметич­ ную воронку, которая вставлялась в воздуховод 3. Подача пы­

где а и Ь постоянные величины, характеризующие свойства чистой ткани (табл. 3).

Степень запыленности ткани

105

где Gm — вес пыли после встряхивания фильтра, кг; F — фильтрующая поверхность, м2

Сопротивление запыленной ткани

где ц — начальная запыленность воздуха, г/м3 Остаточная запыленность воздуха

является постоянным по высоте. Такое положение подтвержда­ ется экспериментом при разных режимах работы вентилятора.

106

Проверка расчетной формулы для определения количества воздуха, отсасываемого из укрытия гидропресса

Вентиляционный расчет камеры укрытия заключается в оп­ ределении такого количества воздуха, при котором не было бы выбивания вредностей. Нами предложена следующая формула (см. глава IV) для определения количества воздуха, отсасывае­ мого из-под укрытия:

Экспериментальная проверка предложенной формулы пока­ зала, что подсчитанное по ней количество воздуха больше на 17%, чем получено экспериментом.

Эффективность работы укрытия гидропресса в промышленных условиях

В летний период было произведено исследование опытно-про­ мышленного универсального укрытия к гидропрессу по улавлива-

107

нию пыли и газов при горячем формовании изделии из асбестотехнического материала.

С этой целью было смонтировано опытно-промышленное уни­ версальное укрытие с клинообразным патрубком равномерного всасывания и шибером для регулирования количества отсасыва­ емого воздуха.

Экспериментальные испытания в промышленных условиях показали высокую эффективность работы укрытия, полностью улавливающего пыль и вредные газы. Применение разработан­ ного укрытия для всех гидропрессов в цехе автоформованных деталей позволяет:

а) снизить количество отсасываемого из-под укрытия возду­ ха примерно на 40%. за счет саморегулирования шибером;

б) значительно оздоровить условия труда рабочих в цехе автоформованных деталей.

Промышленные эксперименты подтвердили, что укрытие дан­ ной конструкции имеет следующие оптимальные параметры:

L = 2500 м3/час— расход воздуха, отсасываемого из укрытия; у= 0,7 м/сек — средняя скорость воздуха в плоскости всасы­

вающего проема.

Учитывая, что укрытие имеет удачную конструкцию, давшую положительные результаты промышленных испытаний, можно рекомендовать широкое внедрение этого укрытия в цехе авто­ формованных деталей Волжского завода асбестотехнических изделий и других подобных заводах Советского Союза.

Санитарно-гигиенический и экономический эффект от внедрения новых укрытий

Экономический эффект от применения укрытий новой кон­ струкции необходимо характеризовать следующими факторами:

1 Величиной капитальных затрат. Расчеты показывают, что каждое укрытие рекомендуемой конструкции по весу на 100 кг меньше укрытия, применяемого в цехе АФД. Общая экономия только по металлу для новых укрытий составляет 9600 кг. Стои­ мость новых воздуховодов постоянного сечения, необходимых для установки вместо воздуховодов переменного сечения, не на­ много выше стоимости, последних, и поэтому не учитывается при расчете капитальных затрат при сравнении новых и старых вентиляционных систем.

2. Затратами на электроэнергию. Существующие в цехе авто­ формованных деталей вентиляционные установки, обеспечиваю­ щие местные отсосы от прессов горячего формования, представ­

108

2500 м3/час воздуха при открытых пресс-формах и 700 м3/час — при закрытых. При коэффициенте одновременности работы прессов горячего формования К = 0,5 общее количество воздуха, потребное для обеспечения эффективной' работы местных от­ сосов, будет равно

Общая мощность электродвигателей вентиляторов будет равна

'уѴОбщ-= /г2-40= 5-40 = 200 квт.

Таким образом, энергетические затраты ни вентиляцию при применении рекомендуемых укрытий примерно равны существу­ ющим затратам.

• 3. Улучшением атмосферы на рабочих местах. Целесообраз­ ность применения нового оборудования по данному фактору можно определить после установки новых укрытий замерами температуры, влажности, загазованности и запыленности возду­ ха, и величины охлаждающего действия атмосферы. Несомненно, что новые укрытия снизят температуру воздуха на рабочих мес­ тах, загазованность и запыленность его, а также повысят вели­ чину охлаждающего действия атмосферы, что в целом приведет к повышению производительности труда. Однако подсчитать

109