Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Учебное пособие.pdf
устройство служило долго и работало без сбоев, необходимо своевременно
производить очистку накопителя, который может забиваться отходами
производства. Кроме чистки накопителя, необходимо очищать и фильтры
продувкой или вытряхиванием.
Аспирационные системы стоят дороже, монтаж сложнее и специфичнее,
но их уровень эффективности выше, чем у моноблоков. Аспирационные
модули не бывают в готовом виде. Устройства разрабатывают и проектируют
под конкретный вид производства и для решения определённых задач по
очистке воздуха. При разработке аспирационного модуля необходимо
учитывать факторы:
– характеристики промышленного помещения;
– специфику производственного процесса, который будет осуществляться
в помещении;
– качество выделяемого воздуха.
Модульная аспирация на производстве – это большая и сложная
инженерная сеть, в которую входит агрегат для переработки воздуха, набор
каналов. Для крупных заводов, фабрик применяют сеть, включающую в свой
состав сразу несколько перерабатывающих блоков. Воздуховоды сооружают из
тех материалов, которые способны выдерживать данные условия внешней
среды и действие внешних факторов (например, частые температурные
перепады, высокая влажность, агрессивные вещества). Засасывающий элемент
вместе с накопителем располагают вблизи от зоны, воздух в которой
необходимо очищать. При этом все агрегаты не должны препятствовать
работникам предприятия осуществлять трудовую деятельность. Максимально
прочными считают каналы и модули их чёрного металла, но при этом они и
имеют самую высокую стоимость. Все элементы соединяют прочным
крепежом.
Пневмотранспортные системы обычно работают по нагнетательной и
комбинированным схемам. Всасывающе-нагнетательная пневмотранспортная
система не требует герметизации узлов приёма, весь транспортируемый
51
материал проходит через вентилятор. Материал при этом измельчается, а
вентилятор изнашивается. Всасывающе-нагнетательные схемы применяют для
транспортировки отходов деревообрабатывающих предприятий на расстояние
до 250 м. При этой схеме нельзя транспортировать материалы, которые
образуют с воздухом взрывоопасные смеси.
Всасывающая пневмотранспортная установка отличается тем, что
вентилятор работает на чистом воздухе, потому что расположен после циклона-
отделителя. Транспортируемый материал не измельчается, потому что не
проходит через вентилятор. Потребляемую мощность определяют из условий
передачи вентилятором чистого воздуха без учёта веса материала,
перемещаемого установкой. После вентилятора запылённый воздух поступает в
циклон с высокой степенью очистки. В установках такого типа герметизируют
циклон и шлюзовой затвор, который устанавливают на разгрузочном отверстии
циклона-отделителя. Циклон – это воздухоочиститель в виде конуса; поток
запылённого газа вводится через входной патрубок в верхней части, в аппарате
формируется вращающий поток газа, направленный вниз к конической части
аппарата, из-за инерции центробежной силы частицы пыли выносятся из потока
и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и
попадают в нижнюю часть, затем через выпускное отверстие попадают в
бункер для сбора пыли; очищенный от пыли газовый поток после этого
двигается снизу вверх и выводится из циклона через выхлопную трубу.
Системы пневмотранспорта обычно одноадресные, т. е. с забором материала из
одной точки. Если необходимо забрать материал из нескольких точек, то
прибегают к переключателям потока, передавая материал поочерёдно от
каждой точки по нужному адресу. Определение транспортируемого материала
от воздуха и последующую его очистку производят в инерционных
пылеуловителях, которыми являются циклоны. Для сбора отдельного
материала циклоны снабжают специальными бункерами.
При расчёте установок пневмотранспорта необходимы следующие
исходные данные:
52
– производительность, Q, т/ч, или V, м3/ч;
– конфигурация и длина трубопровода;
– физико-механические свойства транспортировки груза.
В системах пневмотранспорта массовая концентрация аэросмеси μ = 25
3
кг/м
, при транспортировании аэрированными потоками μ = 150 кг/м
3
. Для
предупреждения завалов необходимо учитывать крупность частиц груза и
выполнять условие: D ≥ a ·3, где a – средний размер частиц груза. Внутренний
диаметр трубопровода
D =
· ·
· ·
.
.
,
3
где Q – секундный расход воздуха, м
γ
– удельный вес атмосферного воздуха;
атм.
/с;
V – средняя скорость течения воздушного потока, м/с;
γ
– удельный вес воздуха в начале нагнетательного трубопровода, кг/м3.
нагн.
Секундный расход воздуха
Q =
· · ·
.
·
.
.
Зная секундный расход воздуха, возможно определить секундный
весовой расход транспортируемого материала
G
матер.
= γ
· Q · μ, кг/с.
атм.
Затем определяют потери давления в транспортной установке. Общее
давление в пневмотранспортной установке складывают из суммарных потерь
давления на нагнетательном участке трубопровода. Потери давления воздуха на
основном нагнетательном участке транспортной системы при движении по
53
нему аэросмеси складывают из потерь давления на придание кинетической
энергии аэросмеси, потерь давления в загрузочных устройствах, в
транспортном трубопроводе и потерь давления на выходе из трубопровода
где P
P
P
P
начальн. учас.
кинет. энер.
трен.
загр. патр.
– потери давления на трение в транспортном трубопроводе;
– потери давления на трение в транспортном трубопроводе;
– потери давления воздуха в загрузочном патрубке из-за изменения
= P
кинет. энер.
+ P
трен.
+ P
загр. патр.
+ P
выход
,
геометрических размеров трубопровода;
P
– потери давления на выходе из трубопровода.
выход
Необходимое давление
P = P
нагн. патр.
· C, кг/м2,
где C – коэффициент запаса; C = 1,1.
Требуемый часовой расход воздуха с учётом потерь через питатель
'
Q
= m · 3 600 · Q, м3/с,
где m – коэффициент, который учитывает потери сжатого воздуха через
загрузочное устройство; m = 1,05.
Необходимая потребляемая мощность для обеспечения требуемого
давления и расхода при соединении машины с электродвигателем через муфту
N =
·
·
· ·
,
где z – коэффициент запаса; z = 1,2;
η
машина
– к.п.д. машины;
η
– к.п.д. механического привода.
привод
54
При подборе оборудования для аспирационных систем в схеме проекта
обозначают расположение следующих элементов инженерной сети:
– локальный отсос;
– воздуховоды;
– фильтрационные элементы;
– вентиляторы.
Воздушные каналы прокладывают от точки забора загрязнённых масс
воздуха до точки их выведения наружу. Фильтры могут работать на очистку и
удаление воздуха из рабочего пространства или на его очистку и возврат в
рабочую зону. Эффективность аспирационного процесса зависит от пропускной
способности каналов.
Мероприятия по подбору оборудования:
– выбор засасывающего воздушных масс устройства;
– расчёты по распределению поступающих свежих воздушных масс.
От расчётов зависит снижение общей нагрузки, отсутствие
необходимости в частой прочистке фильтров, увеличение срока полезной
службы воздушных каналов и вентиляторов. Отличительная особенность
систем аспирации – это высокий объём загрязнённых воздушных масс, которые
транспортируют по каналам. В аспирации задействуют воздуховодные
элементы из стальных сплавов с показателем толщины 1,5 мм; для фитингов
применяют стальные изделия, толщина которых на 1 мм больше показателя
толщины канала. Воздуховоды запрещено крепить хомутами с подвеской.
Применяют только хомуты, которые фиксируют на цепи или кронштейнах.
Расстояния между кронштейнами 3 м. Соблюдение такого расстояния
увеличивает прочность конструкции в целом и исключает риск обрушения
воздуховодов в процессе эксплуатации. Необходимо учитывать, что
аспирационные воздушные каналы необходимо часто разбирать и прочищать от
скопления грязи и пыли, а также они требуют более частой замены, чем
обычные воздуховоды вентиляции. Поэтому для соединения отдельных
элементов системы применяют легкосъёмные фитинги, чтобы их можно было
55
легко снимать и снова устанавливать на место. Для рециркуляции направления
и силы воздушных потоков в системе применяют косые шиберы, имеющие
минимальные показатели сопротивляемости потоку воздушных масс и при этом
препятствующие активному накоплению загрязнений. Шибер – это заслонка,
которая увеличивает или уменьшает просвет сечения канала (например, как в
банях при топке). По конструкции может задвигаться и выдвигаться, если
представляет собой тонкую чугунную или стальную пластинку. Может быть
поворотным, если поворачивается вокруг своей оси специальной
регулировочной рукоятью с фиксацией положения. Управление шибером
может быть ручным или электроприводным. С их помощью оптимизируют
тягу. Регулировочные дроссельные клапаны в аспирационных системах не
применяют. Если необходима скорость воздушного потока в 20 м/с, то
воздуховоды располагают под углом 60°.\
Для обеспечения очистки и технического обслуживания конструкции
внутрь воздушных каналов монтируют специальные плёночные или бумажные
вкладыши.
Бытовые и промышленные вентиляторы в монтаже аспирационных
систем применять нельзя.
Фильтры подбирают по характеру загрязнений. Для грубых и тяжёлых
пылеватых частиц применяют пылевые мешки, камеры, газоходы, циклоны.
Для более тщательной очистки воздушных масс задействуют скрубберы.
Скруббер – это устройство для очистки твёрдых и газообразных сред от
примесей; водяные пары конденсируются на загрязняющих частицах и затем
уносят их в виде шлама. Также капитальную очистку воздуха возможно
наладить установкой электрофильтров, фильтров рукавного типа.
Принцип действия скруббера: газовоздушная среда подаётся в нижнюю
часть скруббера по входному патрубку, поднимаясь по корпусу устройства под
действием давления, загрязнённый воздух или газ встречает на своём пути
несколько оросительных ярусов, которые путём форсуночного распыления
воды или химических реагентов, сорбентов различными способами осаждают
56
нежелательные или вредные примеси. Одновременно с очисткой происходит
охлаждение потока. Очищенный и охлаждённый газовоздушный поток выходит
через верхние отводы и может быть либо опять направлен в технологический
узел, либо просто выходить во внешнюю среду, в рабочее помещение или
утилизирован. Осаждённый шлам в отстойнике может быть повторно
использован в каком-нибудь технологическом цикле.
При гидравлическом расчёте аспирационной системы определяют полные
потери давления воздуховодов аспирационной системы и их диаметры.
Исходными данными для расчёта являются расходы аспирируемого воздуха,
которые подбирают с учётом свойств и количества транспортируемого
материала и конструктивных особенностей аспирационного укрытия, и
расчётная схема. Длину воздуховодов и схему аспирационной системы
определяют, исходя из плана участка или цеха. В начале расчёта всю систему
воздуховодов разбивают на участки. Расчётным участком называют часть
расчётной схемы, которая имеет постоянными пропускаемый объём воздуха и
диаметр воздуховода. Далее на расчётной схеме выделяют магистрали, по
которым воздух удаляется на выброс от местных отсосов. Количество
магистралей равно количеству местных отсосов, а главной из них будет
считаться самая протяжённая или самая нагруженная, т. е. несущая
максимальный расход воздуха, если магистрали одинаковые по длине.
Каждому расчётному участку присваивают свой порядковый номер, в
числителе выносной линии которого проставляют расход воздуха, а в
знаменателе – длину участка. Порядковые номера участков проставляют
последовательно от начала главной магистрали до её конца, а затем номера
параллельно подключенных к ней участков.
57
Рисунок 4 – Аксонометрическая схема аспирационной системы с двумя
местными отсосами I и II
1, 2, 3 и 4 – участки газоходов; 5 – циклон; 6 - вентилятор
Плотность аспирируемого воздуха
=
,
,
· ρ0,
ρ
возд.
где t – температура воздуха, °С;
ρ
– плотность воздуха при нормальных условиях; ρ0 = 1,293 кг/м3.
0
Динамический коэффициент вязкости
μ = μ
,
·
0
· (
,
),
где μ
условиях; μ
– динамический коэффициент вязкости воздуха при нормальных
0
= 17,3 · 0,000001 Па · с;
0
C – константа Сатерленда; C = 124;
T – абсолютная температура воздуха, T = (t + 273,16), К.
Полные потери давления в воздуховодах складывают из потерь давления
на участках. Расчёт участков ведут поочерёдно:
58
1. Задают скорость движения воздуха, v. Скорость для предотвращения
залегания пыли 16 м/с на участках до пылеуловителя и 15 м/с после него.
2. Определяют расчётный диаметр воздуховода
d
расч.
=
· ·
, мм,
·
3
где Q – объём воздуха, м
/ч.
Исходя из полученного значения d
принимают стандартный диаметр
расч.
трубопровода d. Нормируемые диаметры воздуховодов из листовой стали: 100,
125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 325, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800,
900 и 1 000 мм.
3. Уточняют скорость движения воздуха
v =
·
· ·
, м/с.
4. Определяют динамическое давление
·
P
динам.
=
.
, Па.
5. Вычисляют потери давления на трение по длине участка
= λ ·
P
l
· P
динам.
, Па,
где l – длина расчётного участка, м;
d – диаметр воздуховода, м.
Число английского физика Осборна Рейнольдса
59
Коэффициент трения
вход в пылеприёмную воронку
0,2
пылеприёмная воронка (местный отсос)
0,15
тройники
на ответвление под углом 45 °
на проход
0,2
0,3
отводы (повороты под углом)
45 °
90 °
0,2
0,4
вход
в вентилятор
в циклон
0,15
0,5
выход
из вентилятора
из циклона
0,1
0,2
выброс в атмосферу
1
Re =
· ·
.
.
λ = 0,11 · (
+
),
где Δ – шероховатость стенок воздуховода; Δ = 0,1 мм;
d – диаметр воздуховода, мм.
6. Определяют потери давления на местных сопротивлениях
P
= ∑ ξ · P
мест.
динам.
, Па,
где ∑ ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчётном участке.
Виды местных сопротивлений определяют по схеме, а их
ориентировочные значения представлены в таблице 1.
Таблица 1 – ориентировочные значения коэффициентов местных
сопротивлений
7. Рассчитывают суммарные потери давления на участке
P
= Pl + P
i
мест.
, Па.
60