Пример 6.

Исходные данные:

Необходимо определить количество и температуру газовоздушной смеси, удаляемой от 150-т печи.

Решение:

Максимальный расход газа при окислительном режиме, если количество газа с учетом поступающего в печь кислорода равно 200 м³/ч, составляет:

Q = 150 · 200 = 30000 м³/ч при γ₀ = 1,29 кг/м³.

Газы выходят через патрубок на своде печи с температурой 1500⁰С; при этом объем их увеличивается в 6,4 раза, а γ_г=0,19 кг/м³;

Q = 30000 · 6,4 = 192000 м³/ч.

Площадь сечения патрубка на своде печи f определим, принимая скорость в нем равной 7 м/с:

f = 30000 / 3600 · 7 = 1,2 м²; диаметр - 1250мм.

Скорость газов в патрубке при t_г = 1500⁰С:

ν = 192000 / 1,2 · 3600 = 45 м/с.

Для отсоса газов у истока патрубка необходимо создать разрежение, соответствующее или несколько большее потерь, затрачиваемых газовоздушной смесью при прохождении через печь и выходе из патрубка.

Естественный напор, создаваемый в печи за счет разности температур:

H = h (γ_н - γ_г) = 5 · (1,2 - 0,19) = 5,3 кгс/м².

Предполагая, что тепловой напор расходуется на поступление воздуха в печь, определяем разрежение, необходимое для отвода газов из печи:

∑ξ · γ · ν²/2 · g = 1,8 · 0,19 · 45² / 19,62 = 35 кгс/м².

По отношению l/d = 0,1 определяем К = 0,72.

Разрежение в стационарной трубе газоотвода должно быть несколько большим необходимого (35 кгс/м²):

Н_р = 35 · 1,39 · 1,1= 55 кгс/м².

В разрыве между патрубками одновременно с газами будет подсасываться воздух из окружающей среды. Принимаем, что количество его будет равно количеству отсасываемых из печи газов, при этом температура смеси около 800⁰С, а γ = 0,254 кг/м³:

Разрежение в системе обеспечивает скорость подсоса воздуха

где 3,5 – сумма местных сопротивлений входу воздуха в систему.

Площадь проемов, через которые воздух поступает в систему,

ƒ_пр. = 1,25 · 3,14 · 0,125 = 0,5 м².

Количество воздуха, и температура смеси:

Q = 0,5 · 3600 · 17,4 = 26500 м³/ч,

t_см = (30000 · 1500 · 0,31 + 26500 · 0,31 · 50) / 62500 · 0,31 = 438 ⁰С.

Для схем отвода газов от печи через расположенные над ними зонты (рис. 6) количество отсасываемого воздуха будет значительно больше количества выделяемых газов.

Рис. 6. Схема отвода газов от электросталеплавильной печи с помощью зонта.

3.1.7. Расчет местной вытяжной вентиляции от станка электрохимической обработки металлов 4а423 фц Пример 7.

Исходные данные:

Максимальная сила тока источника питания I = 3200 A.

Нижний концентрационный предел воспламеняемости (взрываемости) водорода в смеси с воздухом φ₁= 3,362 мг / м³. Схема местной вытяжной вентиляции станка для электрохимической обработки металлов приведена на рис. 7.

Рис. 7. Схема местной вытяжной вентиляции.

Решение:

Определяем количество выделяющегося при электролизе водорода в течение часа G_вр по формуле Фарадея:

G_{вр =} с · I · t ,

где с = 0,01044 · 10^–4 мг/А·с – электрохимический эквивалент водорода;

I – сила тока в А ; t – время, с.

При расчете принимается наибольшая сила тока источника питания; время принимается равным 3600 с.

G_вр = с · I · t = 0,01044 · 3200 · 3600 · 10^–4 = 12,027 мг/ ч.

Определяем наименьший часовой объем воздуха, удаляемого из камеры, и одновременно входящего в камеру, при котором будет сохраняться нижняя взрывоопасная концентрация водорода :

где G_вр – рассчитанное выше весовое количество выделившегося водорода, мг/ч;

φ₁ – нижний концентрационный предел воспламеняемости водорода;

φ₀– концентрация водорода в воздухе, входящем в камеру, принимаем φ₀ = 0.

Определяем часовой объем воздуха, подаваемого и одновременно удаляемого из камеры, гарантирующего отсутствие взрывоопасной ситуации в камере при коэффициенте запаса 10:

Q · = k · Q_в = 10 · 3,18 = 31,8 м³ / ч.

Определяем необходимую производительность вентилятора:

где t_и –температура воздуха, проходящего через вентилятор в ^оС;

δ_и – барометрическое давление в кПа.

Принимаем Q = 3200 м³ / ч.

По каталогам (приложение 3 и 5 [1]) выбираем вентилятор и электродвигатель для его привода. Требуемую производительность при высоком коэффициенте полезного действия 0,73 обеспечивает вентилятор Ц 14–46 № 3, 2 при давлении P = 625 Па и диаметре колеса 300 мм. Вентилятор выбираем в искрозащитном исполнении. Требуемую мощность электродвигателя для привода вентилятора определяем по формуле:

где Q – производительность вентилятора в м³/ч;

P – давление, развиваемое вентилятором в Па, при частоте вращения колеса 120 рад/с ;

_п – коэффициент, учитывавший потере мощности на трение в подшипниках ;

К – коэффициент запаса мощности для центробежных вентиляторов. Выбираем электродвигатель защищенного исполнения типа А02–31–4 мощностью 2,2 кВт с частотой вращения вала 1500 об/мин.

Конфигурацию вентиляционной сети выбираем в зависимости от размещения в помещении оборудования – станка и бака с электро­литом.