Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция.Часть 2. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляци.pdf
скоростей около отверстия представляет собой половину сферической
поверхности радиуса R, можем записать равенство
rdφdr = 2πR2dv (1.5)
v
o
откуда элементарная скорость
=
2
Элементарная скорость на оси стока
+
Имея в виду, что R=(x2+r2)
=
1/2
, зависимость (1.6) можно записать в виде
=
2
(
Интегрирование этого выражения по углу φ в пределах от нуля до 2π и
вторично по радиусу r в пределах от нуля до R
симметрии потока:
=
1
Для щели задача о стоке приведена на рисунке 1.5. Через длинную щель
шириной 2В
удаляется воздух в количестве L0 со скоростью v0. Определим
0
(1.6)
)
дает значение скорости на оси
0
(1.7)
компоненту скорости вдоль оси х в произвольной точке пространства перед
щелью. Считаем, что линии тока образующегося течения направлены по
кратчайшему пути к всасывающей щели. Разделим всасывающее отверстие –
щель – на бесконечно тонкие полоски длиной, равной длине щели, и шириной
db. Одна из таких полосок находится на расстоянии b от начала координат,
которое совпадает с центром щели. Через элемент щели площадью dbl
отсасываться элементарный объем воздуха dL=dbl
, который вызовет
0v0
будет
0
элементарную скорость воздуха dv в точках пространства. Поле равных
скоростей будет представлять собой половину боковой поверхности цилиндра
радиуса R, и, следовательно, будет справедливо равенство:
dL = πRl
dv (1.8)
0
11
Рисунок 1.4 - Сток воздуха в круглое Рисунок 1.5 - Сток воздуха в щель
отверстие
Так как элементарный расход dL может быть представлен через общий
расход воздуха в щели, =
то элементарная скорость dv запишется в
виде
=
Компонента скорости в направлении оси х:
=
Поскольку расстояние от рассматриваемой точки до элементарной полосы
=[+ ()
]/
, зависимость (1.10) примет вид
=
После интегрирования по b в пределах от –В0 до +В0 компонента скорости
потока, стекающего к щели шириной 2В
()
, составит:
0
(1.9)
(1.10)
(1.11)
Имея в виду, что
=
=
=
, формулу (IX.51) перепишем в виде
(1.12)
(1.13)
На оси потока y=0, и осевая скорость окажется равной:
=
12
(1.14)
1.3 Местные отсосы
Для борьбы с выделяющимися в воздух производственных помещений
парами и газами вредных веществ, а также пылью наиболее эффективно
применение местной вытяжной вентиляции. Высокая эффективность местных
систем определяется максимально высокой концентрацией вредных примесей в
удаляемом воздухе.
Напротив, распространение вредности по всему объему помещения
способствует уменьшению концентрации вредности, увеличивая воздухообмен
необходимый для удаления выделившийся вредности, и ухудшая состояние
воздушной среды в рабочей зоне помещения, даже не расположенной вблизи
мест выделения вредностей.
Удалять загрязненный воздух у места выделения вредности можно,
устраивая укрытия у агрегата, причем вытяжка из-под укрытия может быть
естественной и механической.
Чистый приточный воздух следует подавать в отдалении от источников
вредных выделений, т.е. приточный воздух должен всегда подаваться в «чистую
зону» вдали от мест образования вредных выделений. Конструктивно устройства
местной вытяжной вентиляции отличаются большим разнообразием, т.к.
должны учитываться конструкция оборудования, условия обеспечения
технологического процесса, особенности выделяющейся вредности.
Санитарно-гигиеническое значение местных отсосов заключается в том,
что они не допускают проникновения вредных выделений в зону дыхания
работающих.
Кроме санитарно-гигиенических требований, к местным отсосам
предъявляют следующие технологические требования:
а) место образования вредных выделений должно быть укрыто настолько,
насколько это позволяет технологический процесс, а открытый (рабочий) проем
должен иметь минимально возможные размеры;
б) местный отсос не должен мешать нормальной работе или снижать
13
производительность труда;
в) вредные выделения должны удаляться от места их образования в
направлении их естественного движения — горячие газы и пары вверх, холодные
тяжелые газы и пыль вниз;
г) конструкция местного отсоса должна быть простой, иметь малое
гидравлическое сопротивление, легко сниматься и устанавливаться на место при
чистке и ремонте оборудования;
д) зону действия местного отсоса следует максимально ограничить
экранами и ширмами.
Местный отсос — это устройство, состоящее собственно из местного
отсоса и источника вредных выделений. Поэтому местный отсос можно считать
частью вентиляционно-технологической системы и классифицировать по
признакам, определяющим характер и основные особенности движения вредных
выделений около всасывающих отверстий.
В зависимости от взаимного расположения отсоса и источника вредных
выделений различают полуоткрытые, открытые и полностью закрытые отсосы.
Полуоткрытый отсос представляет собой укрытие, внутри которого
находится источник вредных выделений. Укрытие имеет открытый проем или
отверстие. Примерами такого укрытия являются вытяжные шкафы,
вентилируемые камеры или кабины (для пульверизационной окраски,
дробеструйной очистки и т. п.), витринные отсосы и фасонные укрытия у
вращающихся режущих инструментов.
Открытые отсосы — укрытия, находящиеся за пределами источника
вредных выделений, т.е. над ним или сбоку от него. Такими укрытиями являются
вытяжные зонты, боковые, бортовые и кольцевые отсосы.
Полностью закрытые отсосы являются составной частью кожуха машины
или аппарата (элеватора, мельницы, бегуна, дробилки, барабана для очистки
литья и т. п.), который имеет небольшие отверстия, щели или неплотности для
поступления через них воздуха из помещения.
Местные отсосы можно классифицировать в зависимости от схемы
14
⋅3600
ϑ
⋅
ϑ
расположения источника вредных выделений и отсоса. В соответствии с этим
местные отсосы делятся на расположенные соосно, боковые и нижние.
По форме приемного отверстия местные отсосы могут быть круглые,
прямоугольные и щелевые.
Для более эффективного улавливания вредных выделений можно
использовать приточную струю, которая может изолировать зону вредных
выделений от окружающего пространства, обеспечивать сдув вредностей в зону
эффективного действия местного отсоса или выполнять обе указанные функции.
В связи с этим местные отсосы могут быть простыми, когда вредности удаляются
только за счет разрежения, и активизированные поддувом воздуха.
В зависимости от назначения приточной струи активизированные
поддувом воздуха местные отсосы подразделяются на активизированные
приточной струей (или просто активизированные), если струя используется
только для сдува вредностей, и комбинированные с завесой—стенкой (или
просто комбинированные), если струя используется для локализации вредных
выделений в ограниченной зоне.
В основу классификации местных отсосов можно положить форму
источника вредных выделений (плоские, объемные), причину и характер
движения вредных выделений (тепловые, динамические и диффузионные), класс
опасности вредных выделений (чрезвычайно опасные, высокоопасные,
умеренно опасные, опасные) и другие признаки.
3
Производительность местных отсосов L, м
/ч, для многих видов местных
отсосов можно определять по формуле
F
L=
, (1.15)
где F— суммарная площадь рабочего проема щелей и неплотностей
2
местного отсоса, м
— скорость воздуха в сечении рабочего проема отсоса, при котором
;
происходит минимальное поступление вредных выделений в окружающее
пространство, м/с.
Выбор скорости в сечении рабочего проема отсоса зависит от многих
15
η
причин, главными из которых являются:
− степень токсичности отсасываемых вредностей;
− наличие или отсутствие механических или физических явлений,
стимулирующих выбивание вредностей из-под укрытия отсоса;
− конструктивные особенности местного отсоса.
Полное улавливание вредных выделений даже отсосом закрытого типа
невозможно из-за ряда причин, одной из которых является диффузия, вызванная
наличием поля турбулентности в помещении.
В связи с этим вводится понятие эффективности местного отсоса,
определяемой по формуле
где L
— производительность общеобменной вентиляции, которая была бы
м
необходима при отсутствии местного отсоса, м
L
— расход воздуха, необходимый для разбавления до ПДК
пр
неуловленных местным отсосом вредных выделений, м
= (Lм - Lпр)/Lм , (1.16)
3
/ч;
3
/ч.
Каждый местный отсос обладает оптимальной эффективностью
соответствующей такому режиму своей работы, при котором дальнейшее
увеличение расхода воздуха через отсос заметно не улучшает его действия.
Оптимальная эффективность отсоса неодинакова в отношении различных
вредных выделений.
1.4 Очистка промышленных выбросов
Существуют два пути загрязнения атмосферы:
− естественный;
− искусственный.
Загрязнение атмосферы естественным путем происходит в результате:
пыльных бурь, извержения вулканов, лесных пожаров, эрозии почвы,
биологических разложений. В атмосферу при этом попадают как твердые, так и
газообразные вещества.
16
Искусственное загрязнение атмосферы происходит в результате
практической деятельности человека.
Наибольшее количество вредных веществ выбрасывают в атмосферу ТЭЦ,
сжигающие в топках твердое, жидкое и газообразное топливо. Значительное
количество вредных веществ поступают в атмосферу при выплавке черных и
цветных металлов, производстве кислот, щелочей, удобрений, цемента, соды,
ядохимикатов, органических растворителей и т.д.
Значительное загрязнение атмосферы происходит выхлопными газами
автомобильного транспорта. В их состав входит большая гамма токсичных
веществ, главными из которых являются: СО, NO
, углеводороды,
x
канцерогенные вещества. К загрязнителям воздушного бассейна от
автомобильного транспорта следует отнести также резиновую пыль,
образующуюся в результате истирания покрышек.
1.4.1 Характеристика загрязнителей и их классификация
Надежность и эффективность работы систем газоочистки в значительной
мере зависит от физико-химических свойств золы или пыли, от основных
параметров газовых потоков, которые должны быть хорошо изучены и учтены
при проектировании систем газоочистки, организации их эксплуатации.
Рассмотрим основные понятия и определения, которые являются
необходимыми для определения физико-химических свойств пыли или золы.
Пыль – это мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества,
рассеянные в воздухе. Мельчайшие частицы твердого или жидкого
вещества, рассеянные в воздухе, также называют – дисперсной системой. При
этом воздух или газ называют дисперсной средой, а взвешенные частицы –
дисперсной фазой или аэрозолем. Частицы, выпавшие из воздуха, называют эрогелями.
Размеры частиц дисперсной фазы выражаются в микрометрах (микронах)
и обозначаются - мкм.
17
Дисперсный состав пыли характеризуется содержанием частиц различных
фракций.
Фракция – это доля частиц, размеры которых находится в определенном
интервале значений, принятых в качестве нижнего и верхнего пределов.
Частицу произвольной формы принято условно считать шарообразной, а
размер ее определяют по эквивалентному диаметру. Аэрозоли, содержащие
мельчайшие частицы жидкости, называют туманами. Аэрозоли, содержащие
мельчайшие твердые частицы называют дымом.
По типу системы источники делятся на технологические и
вентиляционные.
К технологическим относятся хвостовые газы установок улавливания
(адсорбции, рекуперации), выбросы при продувке, утечки через неплотности в
оборудовании. Характеризуются малыми объемами и высокими
концентрациями. Такие выбросы, как правило, нужно очищать.
Вентиляционные выбросы – выбросы механической и естественной
общеобменной вентиляции и местной вытяжной вентиляции. Характеризуются
большими объемами и низким содержанием вредных веществ. Выбросы от
местных отсосов по своей характеристике приближаются к технологическим.
По расположению источники делятся на высокие и низкие. К высоким
источникам относятся точечные источники – трубы высотой 3,5Н
. При такой
зд
высоте можно пренебречь влиянием на распространение примесей деформации
потока ветра, вызванной строениями. На распространение вредных веществ
также мало сказывается турбулентность потока, образующаяся при срывах у
острых кромок здания, и определяющей является турбулентность самой
атмосферы.
При эффективной высоте выброса в пределах 2,5Н
< Нэ > 3,5Нзд имеет
зд
место переходная область. В этой области на распространение вредных веществ
влияет атмосферная турбулентность и турбулентность за счет срыва потока ветра
на кромках зданий.
18
К низким источникам относятся такие, эффективная высота выброса из
которых меньше высоты циркуляционной зоны, возникающей над и за зданием.
В этом случае выброс загрязняет в первую очередь циркуляционную зону и
максимальная концентрация вредного вещества наблюдается в пределах этой
зоны.
По способу вывода загрязненного воздуха в атмосферу источники делятся
на канализированные (организованные) и неканализированные
(неорганизованные).
К канализированным выбросам относят выбросы через трубы и шахты. К
неканализированным – выбросы через фонари, выделение вредных веществ
через неплотности в оборудовании, выбросы в результате отсутствия или
неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки,
выгрузки и хранения веществ, испарения с открытой поверхности жидкости.
Канализированные выбросы поддаются контролю и очистке.
Неканализированные, как правило, не очищают и контроль их затруднен.
По температуре газовоздушные смеси (ГВС) делятся на:
− сильно нагретые Δt=t-t
>100˚C;
окр
− нагретые 20˚С< Δt <100˚C;
− слабо нагретые 5˚С< Δt <20˚C;
− изотермические Δt = 0˚C;
− охлажденные Δt < 0˚C.
К первой группе относятся дымовые газы, горящие факелы, выбросы из
сушилок и другого оборудования, процессы в которых протекают при высокой
температуре.
Для предприятий химической промышленности характерны выбросы 2 – 4
групп.
Охлажденные ГВС попадают в атмосферу из оборудования, в котором
поддерживается низкая температура; при истечении газов из оборудования,
среда в котором находится под давлением и при низких температурах; из
помещений с кондиционированием воздуха. Такие выбросы опускаются вниз и
19
рассеиваются слабо. Аналогичное явление наблюдается при выбросе в
атмосферу воздуха, загрязненного газами и парами с плотностью выше
плотности воздуха.
По режиму работы выбросы делятся на:
− постоянно действующие с равномерным валовым выбросом или
меняющимся по определенному закону (выбросы от технологического
оборудования);
− периодические (продувка аппаратов);
− залповые (когда за короткий промежуток времени выбрасывается большое
количество вредных веществ).
По степени централизации выбросы делятся на централизованные и
децентрализованные.
В первом случае выброс собирается в одну или две трубы. Высокие
централизованные выбросы обеспечивают чистоту воздуха на самой
промышленной площадке и хорошее рассеивание в высоких слоях атмосферы.
Во втором случае от каждого агрегата устраивается самостоятельный
выброс. При такой ситуации имеется большое количество высоких труб,
выбросы из которых загрязняют приземный слой и затрудняет забор чистого
воздуха для систем приточной вентиляции зданий.
1.4.2 Классификация пылеулавливающего оборудования
Классификация пылеулавливающего оборудования основана на
принципиальных особенностях процесса отделения твердых частиц от газовой
фазы, это:
− оборудование для улавливания пыли сухим способом, к которому
относятся пылеосадочные камеры, циклоны, вихревые циклоны, жалюзийные и
ротационные пылеуловители, фильтры, электрофильтры;
− оборудование для улавливания пыли мокрым способом (скрубберы
Вентури, форсуночные скрубберы, пенные аппараты).
20