Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование систем повышения эффективности обработки деталей дробью при условии снижения шума и вибрации на рабочем месте оператора. Учебное пособи
.pdf
71
10. Путем расчета для каждой выбранной комбинации «метод–способ»
эффективности очистки по соответствующим параметрическим зависимостям уточнить набор вариантов для дальнейшего рассмотрения и
скорректировать расчетные диапазоны изменения параметров каждого
варианта, обеспечивающего требуемую эффективность очистки.
11. Для отобранных вариантов реализации процесса очистки рассчитать энергоемкостный показатель по соответствующим зависимостям и окончательно выбрать такой вариант, который обеспечивает
своей эффективностью ПДКсс в воздушном бассейне территории предприятия и обладает максимальной экономичностью.
12. По значениям расхода и энергоемкого показателя для оптимального варианта рассчитать рабочие параметры процесса очистки
воздуха (обратная задача) и подобрать для этих параметров технические решения.
13. Определить фактическую концентрацию пылевого аэрозоля после элемента очистки непосредственно перед выбросом его в атмосферу (в устье источника выброса).
14. По полученным параметрам каждого элемента СБЗВ рассчитать
и подобрать вспомогательное оборудование системы (транспортные сети воздуховодов, форсунки, насосы, побудители тяги и т. д.).
5.1. Выбор конструкции элементов пылеулавливания
Выбранная технология организации процесса пылеулавливания для
дробеструйной камеры может быть реализована комплексом активированных местных отсосов со щелевидными и вихревыми нагнетающими,
а также центральными и дифференцированным всасывающими
насадками. С учётом производственно-технологических факторов
определяют места установки конструктивных элементов комплекса
активированных местных отсосов (рис. 5.1).
Пыль, образовавшаяся в рабочем объёме дробеструйной камеры,
попадает в зону действия щелевидных нагнетающих насадков, которые
создают вынужденное движение пылевых частиц в зону действия всасывающего конического насадка, обусловленное вихревыми эффектами.
При этом основная часть пылевых частиц (особенно мелких фракций
dп ≤ 10 мкм) стягивается в ядро вихря и удаляется коническим всасы-
72
вающим насадком, а оставшаяся часть пылинок (относительно крупных
фракций) оседает по стенкам дробемётной камеры вниз и через перфорированный пол попадает в приямок № 1, где аналогичным образом
подвергается воздействию группы насадков, установленных в этом
приямке. Для предотвращения перехода пылевого аэрозоля из приямка
№ 1 в приямок № 2, а также удаления выбивающейся через неплотности
технологического оборудования пыли предназначены вихревой нагнетающий насадок и дифференцированный всасывающий насадок.
Рис. 5.1. Технологическая схема системы борьбы с пылью дробеструйной камеры:
1 – щелевидный нагнетающий насадок; 2 – вихревой нагнетающий насадок; 3 – всасыва-
ющий конический насадок; 4 – дифференцированный всасывающий насадок; 5 – первая
ступень очистки (шаровой циклон); 6 – вторая ступень очистки (устройство «ОТПО-1»);
7 – бункер-пылесборник; 8 – дренажный насос; 9 – вентилятор
На основе законов распространения струйных течений, образующихся вследствие работы системы, а также геометрических характеристик дробеструйной камеры определены площади сечений элементов
пылеулавливания, которые составляют:
– в дробеструйной камере: всасывающий насадок с
в
сеч
F
= 0,126 м2,
4 щелевидных нагнетающих насадка с
н
сеч
F
= 4·0,035 = 0,14 м2;
– приямке № 1: всасывающий насадок с
в1
сеч
F
= 0,126 м2, 4 щелевид-
ных нагнетающих насадка с
н1
сеч
F
= 4·0,035 = 0,14 м2;
73
– приямке № 2: дифференцированный всасывающий насадок с
в2
сеч
F
= 0,05 м2, вихревой нагнетающий насадок
н2
сеч
F
= 0,047 м2.
Расчетные скорости всасывания и нагнетания воздуха составляют:
– в дробеструйной камере: скорость всасывания υ
вс
= 3,4 м/с, ско-
рость нагнетания υн = 2,2 м/с;
– приямке № 1: скорость всасывания
(1)
в
= 2,3 м/с, скорость нагне-
тания
(1)
н
= 2,5 м/с;
– приямке № 2: скорость всасывания
(2)
в
= 5,4 м/с, скорость нагне-
тания
(2)
н
= 4,2 м/с.
Расчетный расход всасываемого воздуха составил: для дробеструйной камеры –
д.к
ф.в
0, 43Q
м3/с, приямка № 1 –
пр1
ф.в
0, 43Q
м3/с, приямка
№ 2 –
пр.2
ф.в
0, 28Q
м3/с.
Фактический расход нагнетаемого воздуха составил: для дробеструйной камеры:
д.к
ф.н
0,32Q
м3/с, приямка № 1 –
пр1
ф.н
0,32Q
м3/с, приям-
ка № 2 –
пр.2
ф.н
0, 2Q
м3/с.
На основе рассчитанных аэродинамических параметров процесса
пылеулавливания определены конструктивные размеры всасывающих
и нагнетающих насадков.
5.2. Выбор конструкции элементов пылеочистки
А) Выбор и описание конструкции первой ступени очистки.
Выбранная технология организации первой ступени очистки для
дробеструйной камеры может быть реализована в шаровом циклоне,
обладающем определенными преимуществами по отношению к другим
конструкциям циклонных аппаратов при очистке воздуха от абразивной
пыли.
Шаровой циклон рассчитан на производительность Q = 1,14 м3/с.
1. Расчет входных патрубков.
Расход воздуха через один патрубок:
Qвх = 0,5·1,14 = 0,57 м3/с.
Принимаем скорость воздуха на входе в циклон υ1 = 17 м/с. Тогда:
вх
11
4
4 0,57
, 0,21 м.
π 3,14 17
Q
dd
74
Окончательно принимаем d1 = 250 мм, υ1 = 11,6 м/с.
2. Расчет выходного патрубка.
Расход воздуха через выходной патрубок Q
вых
= 1,14 м3/с. Прини-
маем скорость воздуха на выходе υ2 = 15 м/с. Тогда:
вых
22
4
4 1,14
, 0,31 м.
π 3,14 15
Q
dd
Окончательно, d2 = 315 мм, υ2 = 14,6 м/с.
3. Диаметр меньшего шара определяют по формуле:
11
6 6 1,14
, 1,1 м,
π 1,94 3,14
Q
DD
k
где k – кратность воздухообмена в циклоне (обычно принимают
k = 1,94). Окончательно принимаем D1 = 1,2 м.
4. Диаметр большего шара из условия пропорциональности кон-
струкции циклона принимаем D2 = 1,5 м.
5. Расчет наклонных щелей.
Принимаем 24 щели с h3 = 0,5, расположенные под углом 55º к вертикали. Длину щели определяем по формуле:
1
щщ
πα
3,14 0, 6 35
, 0,37 м.
180 180
R
ll
Принимаем скорость воздуха в щели υщ = 4 м/с. Тогда суммарная
площадь сечения щелей с учётом того, что через них проходит 15 %
воздуха, составляет:
сеч сеч 2
щ
щщ
щ
0,15 1,14
, 0,04 м.
4
Q
FF
Тогда ширина каждой щели
сеч
щ
сеч
щ
щщ
0,04
, 0,005 м.
24 0,37
F
aF
nl
6. Вылет выхлопного патрубка над циклоном принимаем
h9 = d2 = 0,315 м.
7. Значение h8 рассчитываем по формуле:
2
2
22
3
2
8 1 8
0,315 0,5
, 0,6 0,33 м.
4 2 4 2
h
d
h R h
75
8. Высоту конуса-отбойника рассчитаем по формуле:
3
1 1 1
1 1 0,5
, 0, 6 0,1 м.
4 2 4 2
h
h R h
9. Диаметр нижнего отверстия корпуса определяем по формуле:
2
2
22
3
4 1 1 4
3 3 0,5
2 , 2 0,6 0,6 0,6 м.
4 8 4 8
h
d R R d
10. Диаметр основания конуса-отбойника определяем по формуле:
3 4 3
0,6 , 0,6 0,6 0,36 м.d d d
11. Диаметр выпускного отверстия пылесборника вычисляем по
формуле:
5 3 5
0,5 , 0,5 0,5 0,25 м.d h d
12. Вместимость бункера-пылесборника сухих отходов (под шаро-
вым циклоном) определяем исходя из времени его заполнения. При эффективности циклона Е
эф
= 96,6 % в пылесборник попадает М = 4,06 г/с
твёрдых частиц. За сутки пылесборник заполнится следующим количеством пыли:
сут
б
М
= 4,06·3600·5/1000 = 74 кг/сут.
Средняя плотность горелой формовочной смеси и окалины составляет ρн = 1600 кг/м3. Тогда объём пыли, накапливаемой в пылесборнике
за сутки, составит:
сут
б
V
=
сут
б
М
/ ρн,
сут
б
V
=74/100 = 0,05 м3/сут.
Исходя из времени накопления пыли, равном одной неделе
(7 суток), принимаем к установке пылесборник сухих отходов размером
1 × 0,5 × 0,7, вместимостью 0,35 м3.
Б) Выбор и описание конструкции второй ступени очистки.
Выбранная технология организации второй ступени очистки для
дробеструйной камеры может быть реализована в устройстве очистки
вентиляционного воздуха от пыли «ОТПО-1».
Устройство «ОТПО-1» (рис. 5.2) работает следующим образом.
После шарового циклона запыленный воздушный поток, через подводящий патрубок, попадает в устройство гидродинамической очистки,
где под давлением 0,5 МПа орошается диспергированной жидкостью из
76
оросителей. При этом образуется пылежидкостный аэрозоль. Резкое
расширение при выходе из подводящего патрубка приводит к падению
скорости воздушного потока и увеличению времени пребывания запыленного воздуха в зоне орошения. Этому способствует и тупиковая
конструкция камеры пылеподавления, приводящая к изменению
направления движения воздушного потока и возникновению
противотока. Увеличение времени контакта запыленного воздушного
потока с диспергированной жидкостью, перемешивание пылежидкостного аэрозоля в камере интенсифицируют процесс пылеподавления.
При этом через тангенциальный отвод герметичного улиткообразного
наружного кожуха происходит отсос загрязненного воздуха, что создает в кожухе разряжение.
Рис. 5.2. Устройство очистки воздуха от пыли «ОТПО-1»:
1 – тупиковая камера пылеподавления; 2 – многорядная перфорация;
3 – герметичный улиткообразный наружный кожух; 4 – вакуум-система;
5 – отвод для удаления шлама; 6 – ороситель; 7 – шламосборник;
8 – подводящий патрубок; 9 – коллектор; 10 – отводящий патрубок;
11 – пескоструйный насос; 12 – РСУ; 13 – очистные щётки
77
Поскольку полость кожуха соединена с камерой перфорации, то в
камере, вблизи перфорации также создается разряжение. В результате
пылежидкостный аэрозоль концентрируется у стенок камеры, что создает наиболее благоприятные условия для пылеочистки. Большая
часть очищенного воздуха, проходя через зазор, поступает в отводящий
патрубок, а затем – в нагнетающую сеть системы и атмосферу.
Вакуум-система имеет рециркуляционную линию, соединенную с
подводящим патрубком, что позволяет осуществить повторную очистку
запыленного воздуха. Шламосборник совместно с отводом выполняют
функции гидрозатвора, а уровни установки электродов РСУ выбраны
таким образом, что предотвращают перелив пульпы из шламосборника
и подсос воздуха в кожух извне.
Устройство «ОТПО-1» обеспечивает высокую эффективность
очистки при минимальном расходе орошающей жидкости и создает
возможность улавливания пылевого материала для дальнейшего его
использования и частичной рециркуляции воздушного потока.
Устройство «ОТПО-1» также рассчитано на производительность
Q = 1,14 м3/с.
1. Расчет камеры орошения.
При значении давления воды 0,5 МПа длина активной зоны равна 1 м,
в связи с этим и с учётом расположения системы подачи воды принимаем длину камеры l = 2400 мм.
Так как для улучшения качества очистки необходимо снижение
скорости, что обусловливает увеличение времени пребывания пылевого
аэрозоля в активной зоне, принимаем диаметр камеры орошения
D = 2d1, D = 2·315 = 630 мм. Для принятого диаметра камеры орошения
скорость потока пылевого аэрозоля в ней составит υп = 3,8 м/с.
В качестве оросителя принята форсунка КФ 5,0-75, обладающая
улучшенными характеристиками распыла и имеющая следующие технические показатели: тип – центробежно-струйный; форма факела –
сплошной конус; диаметр сопла – 3,1 мм; расход воды – Qж = 3 л/мин
при давлении 0,5 МПа; длина активной зоны орошения – 1,0 м.
78
Для обеспечения максимальной эффективности очистки пылевоздушного потока при минимальном расходе орошающей жидкости в камере орошения необходимо установить 4 форсунки с расходом 0,6 м³/ч
при давлении 0,5 МПа для каждой таким образом, чтобы их факелы образовывали единый капельный фильтрующий слой для пылевого потока.
Общий расход орошающей жидкости на камеру составит:
Qж = nQф,
Qж
= 4·0,6 = 2,4 м³/ч,
где n – количество форсунок.
2. Определение рабочих параметров циркуляционного насоса.
Циркуляционный насос предназначен для обеспечения подвода
жидкости к форсункам камеры орошения при давлении 0,5 МПа и расходе 2,4 м³/ч.
В соответствии с этими рабочими параметрами принимаем
к установке насос типа ЦНС 3-60 со следующими техническими характеристиками:
подача ……………………………………
3 м3/ч
напор……………………………………...
0,6 МПа
мощность на валу………………………..
5 кВт
частота вращения, ……………………….
2840 мин–1
3. Расчёт перфорированного участка камеры орошения.
Плотность перфорации рассчитываем по формуле:
2
2
22
о
оо
22
0,91
0,01 0,91
, 0,0091 м / м ,
0,1
d
SS
t
где t =100 мм – шаг отверстий перфорации; dо = 10 мм – диаметр отверстий перфорации.
Длина перфорированного участка с учётом длины активной зоны
очистки составит lп = 1500 мм. Общая площадь перфорации составит:
F
пер
= 326·0,012·3,14/4 = 0,03 м2.
79
4. Расчет улиткообразного кожуха.
Длина улиткообразного кожуха подбирается по длине перфорированного участка и составляет 1500 мм. Диаметр тангенциального отвода для d = 140 мм.
В результате расчета получены основные технические характеристики системы борьбы с пылью дробеструйной камеры. Расход воздуха –
1,14 м3/с. Габариты шарового циклона: диаметр большего шара – 1,5 м;
диаметр меньшего шара – 1,2 м. Габариты устройства «ОТПО-1»: длина
камеры орошения – 2,4 м; диаметр камеры орошения – 0,63 м. Эффективность пылеулавливания – 98,9 %; эффективность пылеочистки
(две ступени) – 99,95 %.
80
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии / А.П. Бабичев,
И.А. Бабичев. – Ростов н/Д : Издат. центр ДГТУ, 1998. – 624 с.
2. Бабичев А.П. Теоретико-вероятностная модель процесса вибро-
обработки плоской детали в случае эллиптических пятен контакта /
А.П. Бабичев, Н.Т. Мишняков // Прогрессивная отделочноупрочняющая технология : межвуз. сб. – Ростов н/Д, 1981. – С. 8 – 10.
3. Беспалов В.И. Моделирование и проектирование систем борьбы
с промышленной пылью / В.И. Беспалов, В.П. Журавлев // Обеспыливание при проектировании, строительстве и реконструкции промышленных предприятий : сб. науч. тр. – Ростов-на-Дону : Изд-во РИСИ,
1989. – 154 с.
4. Виттенберг Ю.Г. Шероховатость и методы её оценки /
Ю.Г. Виттенберг. – Л. : Судостроение, 1971. – 108 с.
5. Грин X. Аэрозоли: пыли, дымы, туманы : пер. с англ. / X. Грин,
У. Лейн ; под ред. А.П. Сытина. – М. : Химия, 1968. – 342 с.
6. Димов Ю.В. Управление качеством поверхностного слоя детали
при обработке абразивными гранулами : дис. … д-ра техн. наук :
05.02.08. – Иркутск, 1987. – 543 с.
7. Машиностроение : энциклопедия. Т. III-3 Технология изготовле-
ния деталей машин /А.М. Дальский, А.Г. Суслов, Ю.Ф. Назаров и др. ;
под общ. ред. А.Г. Суслова. – 2000. – 840 с.
8. Олейник Н.В. Поверхностное динамическое упрочнение деталей
машин / Н.В. Олейник, В.П. Кычин, А.Л. Луговской. – Киев : Тэхнiка,
1984. – 151 с.
9. Отделочно-упрочняющая обработка деталей многоконтактным
виброударным инструментом /А.П. Бабичев [и др.]. – Ростов н/Д :
Издат. центр ДГТУ, 2003. – 192 с.
10. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их приме-
нение при обработке резанием : справочник /Л.В. Худобин [и др.] ; под
общ. ред. Л.В. Худобина. – М. : Машиностроение, 2006. – 544 с.
11. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхност-
ным пластическим деформированием / В.М. Смелянский. – М. : Машиностроение, 2002.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]