книги2 / konf_15-24

Электронный архив УГЛТУ

Основываясь на требованиях ГОСТ 12.0.230.4–2018[1], авторами разработаны основные моменты процедуры идентификации опасностей, которые представлены на рис. ниже.

Процедура идентификации опасностей на рабочем месте

Опишем эту процедуру более детально.

При идентификации опасностей необходимо последовательно оценить

иучесть воздействие разных типов опасностей на рабочем месте:

•физические (радиационные, температурные нагрузки эргономические, вибрационные и шумовые опасности);

•химические (вещества любых агрегатных состояний, опасные для здоровья);

•биологические (биологические вещества, аллергены или патогенные вещества);

•психосоциальные (возникают вследствие воздействий, не связанных с рабочим местом, и могут повлиять на охрану здоровья на производстве

ибезопасность труда людей или их коллег).

361

Электронный архив УГЛТУ

Затем необходимо учесть виды выполняемых работ:

•по профессии (по штатному расписанию);

•по смежным профессиям (по которым есть обучение, проверка знаний

идопуск к самостоятельной работе);

•разовый вид работ, не связанный с прямыми обязанностями по специальности (уборка территорий, погрузка, выгрузка и др.);

•командировка (для прохождения учебы, выполнения производственного задания и др.).

Важно отметить присутствие вблизи (рядом) с рабочим местом посторонних людей (экскурсантов, лиц, проходящих производственную практику, подрядчиков и др.).

Учитывается влияние таких производственных факторов, как экологические аспекты. Их воздействие может быть чрезвычайно опасным, присутствует высокая вероятность вредного воздействия на человека и окружающую среду (например, замена ртутных ламп, обращение с ними).

Специалисты пока не выработали единообразного подхода к идентификации различных экологических аспектов. В качестве основной схемы можно использовать последовательное рассмотрение таких аспектов: использование сырьевых материалов и природных ресурсов (использование

земли, воды); выбросы в атмосферу; сбросы в водную среду; сбросы в почву; проблемы с использованием энергии; потери энергии (например, тепла, радиации, вибрации); утилизация отходов и побочной продукции.

Следующим этапом оценивается влияние изменений интегрированной системы менеджмента (ИСМ) на деятельность работника (оказывает влияние изменения в документации или нет и т. д.) [2].

Затем определяются факторы, связанные с инфраструктурой предприятия, производственным оборудованием и обращающимися материалами (предоставленные организацией или иными лицами), в частности:

•комфортность рабочего места (свободно или тесно);

•состояние оборудования (новое, старое и т. д.);

•работа с опасными веществами (органические или неорганические вещества (соединения)).

Параллельно рассматривается структура цеха, участка (проводится анализ схем складирования и строповок грузов, пешеходных маршрутов движения в цехе и за его пределами, в бытовых помещениях и т. д.).

И в обязательном порядке учитывают возможное влияние человеческих (усугубляющих) факторов: усталость (утомляемость); длительность (рабочего графика, ночные смены); стаж (опыт работы); отсутствие обучения. В качестве примера реализации предложенного алгоритма идентификации опасностей приведем небольшой фрагмент информации по выявленным на рабочем месте газорезчика опасностям с разработанными предложениями по предотвращению их негативного воздействия на работников. Фрагмент представлен в табл., приведенной ниже.

362

Электронный архив УГЛТУ

Выявленные опасности и меры по предотвращению их воздействия для профессии газорезчик на предприятии

«Трубная металлургическая компания»

В заключение отметим, что использование данной процедуры идентификации опасностей является перспективным для принятия управленческих

363

Электронный архив УГЛТУ

решений при разработке планов мероприятий (программ) по обеспечению безопасных и здоровых условий труда на производственных предприятиях. Для обеспечения наибольшей эффективности проведения процедуры идентификации следует учитывать специфику конкретного рабочего места и при необходимости вносить изменения в порядок ее проведения.

Список источников

1.ГОСТ 12.0.230.4–2018. Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Системы управления охраной труда. Методы идентификации опасностей на различных этапах выполнения работ //

Кодекс : [сайт]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200160464 (дата обраще-

ния: 01.10.2023).

2.ГОСТ Р ИСО 45001–2020. Национальный стандарт российской Федерации системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья // Ко-

декс : [сайт]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200175068 (дата обраще-

ния: 03.10.2023).

364

Электронный архив УГЛТУ

Научная статья УДК 541.182

ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В ТРУБНОМ ПУЧКЕ ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Сергей Васильевич Звягин1, Ольга Борисовна Пушкарева2

1, 2 Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

1zvyaginsv@m.usfeu.ru

2pushkarevaob@m.usfeu.ru

Аннотация. В статье исследовался перенос тепла от кипящего слоя к трубному пучку для нагрева воды. Исследования позволяют оптимизировать режимы псевдоожижения и расположение труб в кипящем слое.

Ключевые слова: кипящий слой, трубный пучок, теплообмен

Original article

RESEARCH OF HEAT EXCHANGE IN PIPE BUNDLE FLUIDIZED BED FURNACE

Sergey V. Zvyagin1, Olga B. Pushkareva2

1, 2 Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg, Russia

1zvyaginsv@m.usfeu.ru

2pushkarevaob@m.usfeu.ru

Abstract. Heat transfer from fluidized bed to pipe bundle for heating water studied. Studies allow to optimize fluidization modes and location of pipes in fluidized bed.

Keywords: fluidized bed, pipe bundle, heat exchange

По сравнению со слоевыми топками, в которых сжигаются древесные отходы, кора, опилки или торф, топки с кипящим слоем отличаются более интенсивным теплообменом между материалом слоя и трубным пучком с нагреваемой водой [1, 2]. Обычно при сжигании древесного топлива в кипящем слое его масса составляет небольшую долю от общей массы слоя, т. к. большой объем кипящего слоя занимает зола или другой инертный материал. Частицы горячего инертного материала интенсивно перемешиваются воздухом, подводимым под решетку, что обеспечивает равномерность

© Звягин С. В., Пушкарева О. Б, 2024

365

Электронный архив УГЛТУ

температуры по объему топки и интенсивную передачу тепла трубному пучку [3].

Установка для исследования теплообмена между кипящим слоем и трубным пучком представляла собой короб сечением 340 × 280 мм, высотой 850 мм. Снизу через удерживающую решетку подавался воздух для псевдоожижения. Высота кипящего слоя изменялась от 300 до 500 мм. Пучок горизонтальных труб диаметром 32 мм располагался в шахматном порядке. Шаги труб: горизонтальный – от 1 до 6, вертикальный – от 2 до 4. Датчик (калориметр) устанавливался в трубном пучке на месте одной из труб. Тепловой поток калориметра регулировался величиной подаваемого тока. Температурное поле на поверхности калориметра и в кипящем слое измерялось термопарами.

Экспериментальные значения коэффициента теплоотдачи по периметру цилиндрической трубы получены на установке для частиц корунда размером 1 мм (рис. 1, а, б). Увеличение числа псевдоожижения приводит к повышению средних по периметру значений коэффициента теплоотдачи. В передней (лобовой) части цилиндра коэффициент теплоотдачи имеет меньшее среднее значение вследствие значительной продолжительности контакта поверхности с газовой фазой слоя.

Рис. 1. Коэффициент теплоотдачи по периметру цилиндрической трубы:

а) •— ω = 0,9 м/с, αср = 71 Вт/м2·К; — ω = 0,80 м/с, αср = 56 Вт/м2·К; ×— ω = 0,7 м/с, αср = 53 Вт/м2·К; б) число псевдоожижения W = 2, размер частиц •— корунд 0,5 мм

366

Электронный архив УГЛТУ

Трубный пучок, погруженный в кипящий слой, вызывает неоднородность гидродинамики вблизи поверхности горизонтальной трубы, что приводит к неодинаковым значениям локальных коэффициентов теплоотдачи по периметру трубы. В лобовой (нижней) части цилиндрической трубы образуется газовая полость, в кормовой (задней) части цилиндра частицы лежат плотным слоем.

Скорость псевдоожижения значительно влияет на теплоотдачу в боковой области цилиндрической трубы: коэффициент теплоотдачи растет с увеличением скорости псевдоожижения и улучшением перемешивания материала слоя. В то же время возрастающая породность слоя сдерживает дальнейшее увеличение коэффициента теплоотдачи в этой зоне трубы.

Опыты показали, что в боковой области цилиндрической трубы наблюдается интенсивное движение материала, вызванное движением пузырей воздуха в кипящем слое. В этой области локальный коэффициент теплоотдачи имеет максимальные значения. В кормовой области за счет увеличения размера пузырей с увеличением скорости псевдоожижения коэффициент теплоотдачи также увеличивается.

С ростом скорости псевдоожижения коэффициент теплоотдачи в нижней части цилиндра растет незначительно, т. к. увеличивается время контакта поверхности трубы с чисто газовой фазой. В кормовой (верхней) части горизонтальной цилиндрической трубы теплоотдачи с ростом скорости псевдоожижения увеличивается вследствие частоты сбрасывания «шапки» частиц с поверхности пузырями воздуха.

Размер частиц кипящего слоя также влияет на коэффициент теплоотдачи: при уменьшении размера частиц корунда с 1,0 мм до 0,5 мм локальный коэффициент теплоотдачи увеличивается. Также улучшается равномерность распределения коэффициента теплоотдачи по периметру.

Увеличение числа псевдоожижения является основным фактором улучшения равномерности коэффициента теплообмена по периметру и достижения максимальной теплоотдачи. При этом обеспечивается разрушение газовой полости в лобовой части цилиндра и сбрасывание «шапки» материала в его кормовой части.

Уменьшение диаметра горизонтального цилиндра в кипящем слое приводит к тому, что газовая полость под цилиндром меньшее время соприкасается с поверхностью трубы, а «шапка» в верхней части трубы сбрасывается чаще. Вследствие этого коэффициенты теплоотдачи в нижней (лобовой) части и особенно в верхней (кормовой) части цилиндра возрастает.

В боковой области цилиндрической трубы наблюдается рост коэффициента теплоотдачи с увеличением скорости псевдоожижения. Также улучшается перемешивание материала слоя. В то же время возрастающая породность слоя сдерживает дальнейшее увеличение коэффициента теплоотдачи в этой зоне трубы.

367

Электронный архив УГЛТУ

Увеличение диаметра цилиндрической трубы приводит к увеличению локального коэффициента теплоотдачи в боковой части (рис. 2). В лобовой и кормовой части теплоотдача остается на том же уровне.

Рис. 2. Изменение локального коэффициента теплоотдачи α по периметру горизонталь-

ной трубы: 1 – ω = 0,3 м/с, d = 220 мм; 2 – ω = 0,3 м/с, d = 125 мм.

Экспериментальные данные теплообмена между цилиндрической трубой в трубном пучке и кипящим слоем показывает влияние на коэффициент локального теплообмена скорости псевдоожижения и размера частиц слоя и диаметра труб трубного пучка. Они позволяют выбрать режимы псевдоожижения и оптимальное расположение трубных пучков в топках кипящего слоя, в которых сжигаются опилки, кора и другие отходы.

Список источников

1.Карапетов А. Э. Сжигание биотоплив в топках кипящего слоя // Академия энергетики. 2016. № 2 (70). С. 46–55.

2.Теплотехника : учебник для вузов / под ред. А. П. Баскакова. М. : Энергоиздат, 1991. 224 с.

3.Брдлик П. М., Морозов А. В., Семенов Ю. П. Теплотехника и теплоснабжение предприятий лесной и деревообрабатывающей промышленности : учебник. М. : Лес. пр-сть, 1998. 462 с.

368

Электронный архив УГЛТУ

гидропривода; резкое снижение КПД при передаче на большие расстояния и др. [1].

Рассмотрим подробнее механическую жесткость гидроцилиндра. Она влияет на точность перемещения исполнительного механизма, запаздывание реакции, собственные частоты системы/механизма и т. д. Жесткость будем рассматривать как показатель комплексный: жесткости нагнетателя, трубопровода, жидкости, гидроцилиндра и механических соединений. В данной статье рассмотрим только жесткость гидроцилиндра марки ЦГ30,20 × 93,22 и жидкости в нем.

Жесткость цилиндра будет складываться из жесткости цилиндрической части корпуса, жесткости штока, жесткости уплотнений поршня и штока, а также объемной жесткости жидкости.

Чертеж гидроцилиндра марки ЦГ-30.20 × 93.22 представлен на рис. 1. Подвижное звено – шток 1, который удерживается в корпусе 8 гайкой 2. Центровка осуществляется с помощью втулки 4. Жидкость подается через штуцеры 3 и 12. Для предотвращение затягивания «уличной» грязи в цилиндр при втягивании штока установлен грязесъемное кольцо 5, а для уплотнения данного подвижного соединения используется манжета 7. Элемент, воспринимающий давление жидкости и двигающий шток, – это поршень 9, который также уплотнен манжетой 10 и кольцами 11 во избежание перетока жидкости внутри цилиндра. Крепление корпуса осуществляется через проушину 13, а штока – через отверстие Ø 10 мм.

Рис. 1. Чертеж гидроцилиндра: 1 – шток; 2 – гайка; 3 – штуцер; 4 – втулка; 5 – грязесъемник; 6 – гайка; 7 – манжета; 8 – корпус гидроцилиндра; 9 – поршень;

10 – манжета; 11 – кольцо; 12 – штуцер; 13 – проушина

Жесткость цилиндра предлагается определять по продольной деформации (усадке) следующих элементов: жесткости уплотнения поршня цилиндра; объемной жесткости жидкости в гидроцилиндре; жесткости корпуса при увеличении радиуса; жесткости при изменении длины корпуса; жесткости уплотнителя штока; жесткости штока. Ниже рассмотрим их более подробно.

370