Лабораторная работа 3 испытание вытяжных вентиляционных установок
Цель работы – исследование работы местной вытяжной механической вентиляции (вытяжного шкафа и вытяжного зонта) и определение их технических характеристик.
3.1. Общие сведения
Для локализации вредных выделений (газы, пары, избыточное тепло, пыль) непосредственно в источнике их выделения и удаления их из производственного помещения служит местная вытяжная механическая вентиляция.
Основные требования, предъявляемые к вентиляционным системам при монтаже, эксплуатации и ремонте, установлены в ГОСТ 12.4.021–75 ССБТ «Системы вентиляционные. Общие требования» [1]. Требования санитарной, экологической, пожарной безопасности при пользовании, а также требования надежности и энергосбережения к системам вентиляции воздуха зданий и сооружений приведены в СНиП 41-01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» [2].
Местные отсосы многообразны по типам и конструкции, но во всех случаях должны удовлетворять основным требованиям: обеспечивать максимально возможное укрытие мест вредных выделений с минимальной площадью открытых проемов и отверстий; исключать возможность прохождения отсасываемых вредных веществ через зону дыхания работающих; удалять вредные выделения таким образом, чтобы направление их движения совпадало с направлением их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль – вниз). Местные отсосы не должны мешать оператору выполнять технологические операции, их применение не должно вызывать снижение производительности труда.
При проектировании местных отсосов необходимо иметь данные об аэродинамике вредных выделений (скорости выхода газов, температуре, концентрации газов), изменениях этих параметров при различных режимах работы оборудования и ведения технологического процесса.
Местное укрытие или местный отсос должны препятствовать попаданию вредностей в зону дыхания рабочего.
Местные вытяжные системы применяются в сочетании с общеобменными. При их совместном действии можно обеспечить необходимые условия воздушной среды в помещениях.
Целью установки местной вытяжной вентиляции у технологического оборудования является локализация вредностей, т.е. предотвращение выбивания их в атмосферу производственного помещения путем ограждения источников выделения вредных веществ и создания в рабочих проемах и неплотностях этого ограждения (местного отсоса) потоков воздуха, направленных внутрь ограждения. Эти потоки называют аспирационными, а количество воздуха, поступающего внутрь местного отсоса через неплотности и открытые проемы в единицу времени – аспирационным расходом воздуха L, м3/ч.
Величина L определяется как произведение площади неплотностей и открытых рабочих проемов F, м2 на оптимальную скорость аспирационных потоков v, м/с гарантирующую невыбивание вредностей из этих проемов и неплотностей местного отсоса:
, (3.1)
Величина площади F является расчетной, определяемой в зависимости от конструкции местного отсоса, вида технологического оборудования и требований к размерам рабочих проемов, необходимых для ведения технологического процесса. Величина оптимальной скорости потока воздуха в неплотностях и проемах v зависит от степени токсичности выделяющихся вредностей, конструктивных особенностей местного отсоса и технологического оборудования.
Скорость движения воздуха в открытом рабочем проеме v и аспирационный расход L являются основными техническими характеристиками любой местной вытяжной вентиляционной установки.
Местные отсосы размещают у источника вредных выделений и в зависимости от технологического процесса и оборудования, исполняют в виде: вытяжного зонта, вытяжного шкафа, витринного отсоса, бортового отсоса, отсасывающих панелей, аспирируемых укрытий и др. (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 Схемы местных отсосов: а – вытяжной шкаф; б – витринное укрытие; в – укрытие-кожух для заточного станка; г – вытяжной зонт; д – зонт-козырек над открытым проемом печи; е – вытяжная воронка при сварке крупногабаритных изделий; ж – нижний отсос; з – боковой отсос; и – наклонная вытяжная панель; к – двухбортовой отсос от гальванической ванны; л – активизированный бортовой отсос; м – кольцевой отсос для ручного сварочного пистолета
Вытяжной шкаф. По конструктивному исполнению вытяжные шкафы относятся к двум типам местных отсосов: вытяжные шкафы обычные с открытым рабочим проемом (полузакрытого типа) и вытяжные шкафы закрытого типа – боксы.
Вытяжные шкафы широко применяются при ручных работах на технологических операциях термической, гальванической обработки металлов, при окраске, пайке, выпаривании растворов, ручной работе с пылящими материалами, с химическими веществами.
Боксы применяют для работы с особо вредными и радиоактивными веществами.
Вытяжные шкафы (в зависимости от физико-химических свойств вредных веществ и количества теплоты) делают:
с верхним удалением воздуха – для удаления теплых газов и газов, легче воздуха;
с нижним удалением воздуха – для удаления тяжелых газов и пыли при отсутствии выделений тепла в шкафу;
с комбинированным удалением воздуха для обеспечения большей равномерности скорости v по всему сечению открытого рабочего проема, особенно по высоте. Считается, что наилучшая равномерность достигается, если из нижней зоны отсасывается 80…90 % воздуха, а из верхней 10…20 %.
Вытяжные шкафы устраивают с естественной или механической тягой. Для осуществления естественной вытяжки необходимо, чтобы температура воздуха в шкафу была выше наружной.
Основные типы применяемых вытяжных шкафов представлены в прил. 3.1.
Расход удаляемого из вытяжного шкафа воздуха определяют по формуле (3.1), при этом площадь открытого рабочего проема шкафа, как правило, соответствует 40…50 % площади при полном открытии створки.
Скорость движения воздуха в открытом рабочем проеме должна быть 0,15…1,0 м/с и более в зависимости от плотности выделяющихся вредностей и степени их токсичности. В прил. 3.2 приведены значения скорости движения воздуха в рабочем проеме при различных выполняемых операциях.
Довольно часто, работу вытяжного шкафа также оценивают по кратности воздухообмена, выражаемой отношением:
, (3.2)
где K – кратность воздухообмена, ч-1;
V – объем вытяжного шкафа, м3.
Витринные отсосы могут быть двух основных типов – низкие и высокие. Низкие витринные отсосы предназначены для производства ручных работ с мелкими деталями, подаваемыми на обработку и убираемыми с рабочего стола вручную или конвейером, проходящим вдоль фронта рабочих мест с витринными отсосами. Высокие витринные отсосы предназначены для работы с деталями, устанавливаемыми и убираемыми с рабочего места кранами, а также для работы на станках, кузнечно-прессовом оборудовании. Они отличаются от низких большой площадью открытого рабочего проема за счет увеличения высоты и съемной откидной или накатной крышкой, убрав которую можно поднять или поставить деталь краном и другими подъемно-транспортными приспособлениями.
Витринные отсосы – основной способ устройства эффективных местных отсосов от рабочих мест во многих производствах металлургии: в электродном производстве – при обработке электродов на механических станках; в обработке цветных металлов – при работе небольших прокатных станов, прессов для обрезки свинцовых листов и другого оборудования; во вспомогательных цехах – при сварочных работах; при работе на станках, прессах и молотках; при пайке; в отделах технического контроля; в лабораториях; на исследовательских участках. Везде, где вытяжные шкафы загромождают помещение, применяют витринные отсосы, размещаемые на рабочем столе с отводящими воздух и вредностями воздуховодами, располагаемыми за и под рабочими столами.
Вытяжной зонт необходим для улавливания вредных веществ, плотность которых меньше плотности окружающего воздуха. Вытяжные зонты устанавливают над электро- и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок и др. Служат для улавливания вредных веществ непосредственно у источника их образования. Используются при механической, реже естественной вытяжке.
Вытяжной зонт представляет собой металлический колпак, располагаемый над источником вредных выделений. Всасывающее сечение колпака имеет форму, геометрически подобную горизонтальной проекции источника вредных выделений.
Зонты делают:
открытыми со всех сторон;
частично открытыми с одной, двух и трех сторон;
зонты в виде козырьков (для улавливания продуктов сгорания у загрузочных печей, сушилок и т.п.).
Кроме того, зонты исполняют стационарными, поворотными, выдвижными и телескопическими.
Эффективность работы зонта зависит от его размеров, высоты подвеса и угла раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт, тем он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия не менее 60 .
Оценку работы вытяжного зонта проводят по величине скорости в расчетном сечении зонта. Расчетным сечением зонта считают площадь, сквозь которую под зонт подсасывается воздух из окружающего пространства.
Непосредственное измерение приборами скорости в расчетном сечении зонта не позволяет характеризовать его, так как эта скорость в значительной степени изменяется в зависимости от места замера.
Поэтому для определения скорости в расчетном сечении зонта достаточно определить расход удаляемого воздуха на основании формулы (3.1):
, (3.3)
где v1 – скорость движения воздуха в расчетном сечении, м/c;
L1 – расход воздуха, проходящего через расчетное сечение зонта, м3/ч;
F1 – расчетное сечение зонта, м2.
Расход воздуха, проходящего через сечение зонта L1 равен расходу воздуха L2, удаляемого через воздуховод.
Чтобы получить значение L2 по формуле (3.1), надо определить скорость движения воздуха v2 в воздуховоде.
Для эффективной работы зонта необходимо, чтобы скорости всасывания в пространстве между поверхностью источника вредностей и приемный отверстием зонта были достаточными для увлечения вредностей под зонт (без выбивания в помещение), скорости по всей плоскости входного отверстия зонта – равномерны, а объем удаляемого воздуха – больше объема подтекающей струи.
При удалении теплого воздуха и влаги скорость воздуха в расчетном сечении зонта должна быть 0,15…0,25 м/с, а при удалении токсичных веществ – 0,5…1,25 м/с в зависимости от числа открытых сторон зонта (табл. 3.1).
Таблица 3.1