Промышленная вентиляция

Приточный воздух подается в верхнюю  зону помещения рассредоточено, при  объеме помещения более 15000 м³, допускается подача воздуха сосредоточенными струями. В летний период приточный воздух может подаваться через окна.

 

Проектирование систем аспирации деревообрабатывающих производств

Системы аспирации удаляют  отходы в виде пыли, опилок и стружки  и подают их к пылеулавливающему  оборудованию. Могут быть всасывающие и всасывающе-напорными, в зависимости от расположения пылеочистных узлов по отношению к вентилятору.

Все системы аспирации состоят  из следующих основных частей: сети воздуховодов, вентилятора и пылеулавливающих устройств. Воздуховоды сети состоят из системы ответвлений и магистральных отводящих коллекторов. Ответвления служат для подключения к аспирационным системам технологического оборудования, имеющего аспирационные укрытия, оканчивающиеся присоединительными патрубками. Пылеулавливающие аппараты служат для отделения твердых частиц от аспирационного воздуха. При этом решаются две задачи: сбор уловленного продукта для его дальнейшего использования и очистка аспирационного воздуха.

 

Классификация систем аспирации:

 

	Системы аспирации
Прямоточные			Рециркуляционные
Централизованные			Автономные
С переменной производительностью		С постоянной производительностью

 

Рециркуляционные – это такие  системы, в которых аспирационный  воздух после очистки в пылеулавливающих аппаратах не выбрасывается в атмосферу, а полностью или частично возвращается в производственное помещение. Рециркуляционные системы применяются редко из-за отсутствия оборудования для качественной очистки воздуха (с появлением импортного оборудования стали применять – экономия тепловой энергии актуальна). В прямоточных системах воздух после очистки выбрасывается в атмосферу.

По характеру связи с технологическим  оборудованием делятся на централизованные и автономные. К центр. системам подключено несколько рабочих органов оборудования с независимым включением и выключением. Одновременность их работы не обязательна. Автономные системы обслуживают один или несколько рабочих органов технологического оборудования, включаемых одновременно.

 

Элементы систем аспирации

1) Воздуховоды должны быть сварными  из черной тонколистовой стали  круглого сечения. Состоят из  прямых участков и фасонных  элементов (отводы, тройники, крестовины, переходы). Фасонные элементы разрабатываются  специально для систем аспирации  и имеют меньшее сопротивление, при этом строго соблюдаются размеры и углы поворотов. Отводы круглого сечения для систем аспирации собираются из пяти звеньев со средним радиусом, равным двум диаметрам. Коэффициент сопротивления 0,25.

2) Диафрагмы устанавливают для  увязки аэродинамического сопротивления ответвлений. Рекомендуется применять одноконусные диафрагмы.

3) Запорные устройства предусматриваются,  когда режим работы систем  предусматривает попеременное подключение  к ним отдельных рабочих органов  оборудования. В качестве запорных устройств используются косые шиберы.

4) Зонты устанавливаются над  отверстиями вертикальных выбросных  воздуховодов, предотвращают попадание  осадков.

5) Коллекторы - узлы сети воздуховодов, обеспечивают слияние более двух  материаловоздушных потоков в один суммарный поток.

6) Рукава - гибкие воздуховоды, применяют для подключения к системам аспирации деревообрабатывающего оборудования.

Металлорукава – из оцинкованной ленты с хлопколавсановым уплотнителем. При проектировании систем необходимо учитывать, что сопротивление принимается вдвое больше, чем сопротивление воздуховода из стали.

Рукава резиновые – более  герметичны, гидравлическое сопротивление  как у стальных воздуховодов.

7) Лючки для прочистки – устанавливаются  для ревизии и прочистки воздуховодов через каждые 10-15 м, а также следов за отводами. Конструкция должна быть герметична.

8) Вентиляторы. В системах аспирации  используются радиальные пылевые  вентиляторы.

9) Пылеулавливающее оборудование

а) Циклоны – наиболее распространенный вид пылеулавливающего оборудования в деревообрабатывающем производстве. Достоинства: простота изготовления и обслуживания, небольшие капитальные затраты. Недостатки: ограниченные возможности для тонкой очистки и колебания показателей степени очистки при изменении расхода и начальной запыленности воздуха. Принцип работы и расчет рассмотрен в курсе «Охрана окружающей среды».

б) Фильтры на деревообрабатывающих предприятиях должны выполняться во взрывобезопасном исполнении, применяются  в основном импортного производства, т.к. отечественная промышленность практически не выпускает фильтров во взрывобезопасном исполнении, нет рекомендаций по фильтровальным материалам для деревообрабатывающих производств. В зарубежных странах фильтры являются основным видом пылеулавливающего оборудования, конструкция позволяет очищать воздух до величины пылесодержания вдвое меньше ПДК, что позволяет применять рециркуляцию.

в) пылеуловители мокрого типа, применение их объясняется только стремлением  уменьшить вероятность возникновения  угрозы взрыва, недостатки: необходимость установки в отапливаемых помещениях, необходимость очистки стоков для оборотного использования воды, проблема утилизации влажного уловленного продукта.

Проектирование

Выбор принципиальной схемы

Выбор прямоточной или рециркуляционной схемы систем аспирации обусловлен следующими факторами: 1) наличием условий, допускающих применение рециркуляции (категория помещения); 2) наличием технических средств, обеспечивающих достаточную очистку воздуха; 3) экономической целесообразностью. Согласно СНиП рециркуляция не допускается в помещениях категорий А, Б, и Е по взрывоопасности.

В большинстве случаев аспирационные  системы проектируются централизованными, если в цехе имеется станок с объемом  отсасываемого воздуха более 5000 м³/ч, целесообразно подключить его к автономной системе.

Определение числа и  мощности систем

Технологическое оборудование разбивается  на группы, каждая из которых должна объединяться одной централизованной системой. Такие группы определяются исходя из схемы технологического процесса и технологической планировки. Оптимальная производительность одной системы 10000 м³/ч.

 

Конструирование и расчет пылеулавливающих сооружений

См. курс «Охрана окружающей среды».

 

Конструирование сетей  воздуховодов

В задачи конструирования сетей аспирации входят: выбор конструктивной схемы сети, выбор марки коллектора и места его расположения, нанесение трассы на планы, определение отметок прокладки горизонтальных участков сети, определение места расположения вентилятора.

Из конструктивных схем наибольшее распространение получили: разветвленная схема и кустовая схема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разветвленная схема проста в изготовлении, т.к. собирается только из прямых и фасонных частей воздуховодов, но она не допускает  возможности изменять расположение технологического оборудования, подключенного к ней без полного перерасчета и переделки всей системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок. Схема кустовой сети. Обозначения  см. на предыдущем рисунке.

Кустовые схемы предусматривают  более сложные в изготовлении элементы сети – коллекторы, но они  позволяют производить изменение  в расположении и наборе оборудования, при минимальных переделках сети (от оборудования до коллектора), поэтому наиболее предпочтительна. Место расположение коллектора выбирают таким образом, чтобы он был в эпицентре нагрузок.

Трассы воздуховодов прокладывают в пределах этажа – под перекрытием, под фермами и между ними, вентиляторы располагают в блоке с пылеулавливающим оборудованием (удобно для обслуживания).

 

Рекомендуемая толщина стенок воздуховода, d, мм (не менее)

Диаметр воздуховода, d£200мм	Диаметр воздуховода, d>200мм
	скорость воздуха v £ 23 м/с	скорость воздуха v >23 м/с
1,4 2,0	1,4 2,0	2,0 3,0

Примечание: значения в числителе  – при прокладке внутри помещения, в знаменателе – при наружной прокладке.

Аэродинамический расчет

Методика расчета аспирационных  сетей принципиально не отличается от расчета других систем вентиляции.

Исходные данные:

-  геометрические характеристики  узлов – коллекторов и тройников;

• геометрическая характеристика расчетных участков: дина, число, крутизна и углы поворота отводов;
• характеристика материала воздуховодов;
• характеристики технологического оборудования: объем воздуха, отсасываемого от станков, м³/ч; максимально возможное количество отсасываемого с воздухом материала G_м, кг/ч; диаметры присоединительных патрубков отсосов d_отс, м; коэффициенты сопротивления отсосов x_отс;

Особенности расчета сетей аспирационных  систем:

• скорость воздуха в воздуховодах должна обеспечивать устойчивое транспортирование частиц материала, поэтому для каждого участка имеется минимально допустимое значение скорости, приведенное в характеристиках оборудования. Минимальная скорость для сборных участков принимается равной наибольшей из минимально допустимых скоростей начальных участков всех ветвей данного узла, она может быть меньше расчетных скоростей на участках, входящих в узел;
• потери давления на участках определяются с учетом влияния транспортируемого материала:

DР=S Р_в(1+Кm),

где Р_в – сумма потерь давления на трение и местные сопротивления рассчитываемого участка, определенная из условия движения по воздуховодам чистого воздуха; К- опытный коэффициент, учитывает движение материала по воздуховодам, принимается 1,4 для инженерных расчетов; m - массовая концентрация материаловоздушной смеси

,

где r_в – плотность воздуха, принимается 1,2 кг/м³.

Если величина G_м неизвестна, то m принимается 0,2.

Коэффициенты местных сопротивления  для фасонных элементов аспирационных  систем отличаются от КМС для элементов  других систем, приводятся в специальных  таблицах.

Увязка сопротивлений участков рассчитываемого узла: определяют потери давления Dр на всех ветвях узла, расчетное давление узла Н_уз принимается равным большему из значений для ветвей, диаметр этой ветви считается окончательным. Для остальных участков узла диаметры пересчитываются при тех же расходах воздуха таким образом, чтобы сопротивление ветви стало равным давлению узла. Для этого, принимая ближайший меньший диаметр, снова определяют потери давления на ветви. Если не получается (ограничение в типоразмером диаметров воздуховодов) подбирают диафрагму:

,

где d_в – диаметр увязываемого участка; Dр – потери давления на увязываемом участке, Р_д – динамическое давление при диаметре d_в.

не рекомендуется устанавливать  диафрагму с диаметром d_д<0,7 d_в, в таких случаях можно ставить на участке две диафрагмы, диаметр каждой из которых рассчитывается по вышеприведенной формуле при невязке (Н_уз-Dр)/2.

 

Пневматический транспорт  материалов и отходов

 

Пневматическим транспортом называют перемещение измельченных материалов и отходов по воздуховодам в смеси  с воздухом.

Пневмотранспорт широко применяют для перемещения сухих формовочных материалов в литейном производстве, хлопка на текстильных фабриках, асбеста и т.д. Системы пневмотранспорта применяют также для перемещения отходов, образующихся при обработке древесины, графита, металла и др.

Часто системы пневмотранспорта выполняют  одновременно роль вытяжной вентиляции.

По назначению различают системы:

• внутрицеховые;

• внешние.

По значениям потерь давления:

• низкого давления (до 5000 Па);

• среднего давления (более 5000 до 20000 Па);

• высокого давления (более 20000 Па).

 

 Перемещение частицы  материала в потоке воздуха

 

Рассмотрим свободное падение  твердой частицы в неподвижном  воздухе. Частица, имеющая массу  m, свободно падает из точки О (рис.6.1). Под действием силы тяжести Р = mg частица будет падать с ускорением g, но так как воздух оказывает сопротивление ее движению, через некоторое время частица станет падать без ускорения с постоянной скоростью.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.1 Падение материальной точки  в неподвижном воздухе

Таким образом, скорость падения частицы в вязкой среде не может беспредельно возрастать, а с течением времени достигает некоторого предельного значения.