Расчет местных отсосов различного типа

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Для вытяжки из шкафа избытков тепла или других вредных выделений естественным путем необходимо наличие подъемной силы за счет разности температур Т₂ - Т₁.

Кроме того, удаляемый поток должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.

Различают шкафы (рис. 2) с верхним (а), нижним (б) и комбинированным (в) удалением воздуха через компактные или щелевые воздухоприемные отверстия.

а) б) в)

Рис. 2. Укрытия шкафного типа.

Шкафы с верхним отсосом применяются для улавливания восходящего потока (например теплового), обладающего значительной подъемной силой.

Шкафы с нижним отсосом применяются в случае выделения пыли и тяжелых газов без повышения температуры в шкафу.

Шкафы с комбинированным отсосом могут применяться при совместном выделении разнородных вредностей, например тепла и тяжелых газов или пыли.

Расход воздуха, удаляемого от шкафного укрытия при отсутствии в нем источника тепловыделений, определяют по формуле (4.2), при этом скорость всасывания принимается в пределах от 0,3 до 1,5 м/с, в зависимости от операции, выполняемой в укрытии.

При наличии в укрытии источника тепловыделений расход воздуха проверяется по формуле

, (1)

где, Н и F - высота, м, и площадь рабочего проема, м²; Q - тепловыделения в укрытии, идущее на нагревание воздуха в нем, Вт (принимается равным 50-70% полной теплопроизводительности источника).

В расчет принимают большее значение L_отс.

Если величину открывания рабочего проема установить невозможно, то расход определяют по условным площадям проемов, принимаемых 0,2 м² на 1м длины вытяжного шкафа и скоростям:

ПДК > 10 мг/м³ = 0,5 м/с; ПДК = 0,1-10мг/м³ = 0,7 м/с;

ПДК < 0,1 мг/м³ = 1 м/с; при работе, связанной с выделением аэрозолей = 1,2-1,5 м/с.

Из нижней зоны следует отсасывать, как правило, 2/3 общего расхода воздуха, из верхней - 1/3.

Аэродинамический расчет вытяжных шкафов состоит в определении потерь давления, сечений втяжной трубы при удалении воздуха.

2. Боковые отсосы

Боковые отсосы (рис. 3) используют в тех случаях, когда устройство зонтов невозможно из-за технологических ограничений или же нецелесообразно из-за большого расхода удаляемого воздуха. Они находят широкое применение на горячих процессах, например при выбивке опок, когда конвективная струя увлекает выделяющиеся газы, пары и высокодисперсную пыль и разносит их по помещению. В этих случаях для улавливания вредностей приходится улавливать конвективную струю. При выборе схемы отсоса предпочтение следует отдавать отсосам с меньшим углом несоосности , как наиболее экономичным по расходу удаляемого воздуха. Всасывающее отверстие выполняется прямоугольным. Длина его А равна длине (диаметру) источника, а высота В = (0,5-1)(х_о + в/2). Наличие по периметру всасывающего отверстия ограничивающей плоскости (или широкого фланца), улучшает условия работы отсоса. Если ширина фланца h_ф < B, то его влияние можно не учитывать.

Рис. 3. Боковые отсосы.

а) отсос в стенке или с широким фланцем; б) отсос без фланцев;

в) отсос с экраном; г) наклонный отсос.

Расход воздуха определяется по формуле (1), значение коэффициента К_П для различных конструктивных схем отсосов вычисляются по формулам:

отсос в стенке или с широким фланцем (см. рис. 3, а)

), (2)

где ;

D и d - диаметры (эквивалентные) отсоса и источника, м;

s - параметр, имеющий размерность длины и вычисляемый по формуле:

; (3)

отсос без фланца (см. рис 3, б)

; (4)

отсос с экраном (см. рис II.9, в)

; (5)

наклонный отсос (см. рис ll.9, г)

; (6)

Угол измеряется в радианах. Для отсосов круглой формы следует считать, что В/А = 1. Если наклонный отсос имеет фланец шириной более 0,5В, то значение К_П, вычисленное по формуле (6) следует уменьшить в 1,6 раза.

Для всех конструктивных схем боковых отсосов характерный расход L_o и К_в, входящие в уравнение (1), рассчитываются по формулам:

, (7)

. (8)

При производстве сварочных работ и при других технологических процессах применяются наклонные боковые отсосы в виде панелей равномерного всасывания. При сварке электродами с качественным покрытием расход воздуха на 1м² габаритного сечение панели составляет 3300м³/ч при расположении панели у стен и 5000-7000м³/ч при расположении вдали от стены.

3. Бортовые отсосы

Для удаления вредных газовых выделений с поверхности ванн при травлении или гальванизации наилучшими являются бортовые отсосы. Различают однобортовые отсосы, когда щель отсоса расположена вдоль одной из длинных сторон ванны, двухбортовые, когда щели расположены у двух противоположных сторон, и угловые - при расположении щелей у двух соседних сторон.

Бортовой отсос называют простым (рис. 4, а), когда щели расположены в вертикальной плоскости, и опрокинутым (рис 4,б), когда щели расположены горизонтально в плоскости, параллельной зеркалу ванны. Простые отсосы применяют при высоком уровне раствора в ванне, когда Н = 80-150мм; при Н = 150-300мм и более применяют опрокинутые отсосы требующие значительно меньшего расхода воздуха.

Рис. 4. Бортовые отсосы от ванн

а - простой; б - опрокинутый; в - с передувкой.

Расход воздуха тем больше, чем больше ширина ванны В, выше температура раствора и чем ближе к поверхности раствора необходимо прижать поток.

Однобортовые отсосы применяют при ширине ванны до 600 мм; при ширине ванны 0,6-1,5 м применяют двухбортовые отсосы и при ширине > 1,5 м- отсосы с передувкой.

4. Расчет бортовых отсосов

вытяжной шкаф кольцевой отсос

Расчет бортовых отсосов заключается в определении геометрических размеров и расходов воздуха, обеспечивающих удаление вредностей, выделяющихся с поверхности растворов.

Известны несколько инженерных методов расчета: метод И.Л. Виварелли; метод М.М. Баранова и метод института Проектпромвентиляция.

Расчет бортовых отсосов по методу И. Л. Виварелли.

Расчет бортового отсоса состоит в определении количества воздуха, отсасываемого от него. При этом имеется в виду, что частицы восходящего от зеркала ванны потока должны замыкаться на щель отсоса, т.е. удаляться системой вентиляции и не попадать в помещение, где расположены ванны.

Объемный расход воздуха L, м³/ч, отсасываемого от горячих ванн, может быть определен по формуле

, (9)

где К_з - коэффициент заноса, равный 1,5-1,75; для ванн с особо вредными растворами К_з = 1,75-2,0; К_Т - коэффициент для учета подсоса воздуха с торцов ванны, зависящий от отношения ширины ванны В к ее длине l;

для однобортового простого отсоса

,

для двухбортового

,

при наличии сдува К_Т =1; Б - безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0,35, а для двухбортового 0,5; - угол между границами всасывающего факела, рад; Т_в и Т_пом - абсолютные температуры соответственно жидкости в ванне и воздуха в помещении, К.

Бортовой отсос с передувкой (рис II.10,в) представляет собой простой однобортовый отсос, активизированный поддувом при помощи плоской струи, направленной из воздуховода с противоположной стороны ванны. Чтобы передувка была эффективной, расход воздуха, удаляемого отсосом, должен соответствовать сумме начального воздуха и того расхода, который присоединиться к струе на пути к щели отсоса.

Объемный расход воздуха на сдув L_сд, м³/ч, определяется по формуле

, (10)

где К - коэффициент, зависящий от температуры t_в раствора в ванне; В - ширина зеркала ванны, м; l - длина зеркала ванны, м.

Щель сдува необходимо сделать высотой не менее 5-7 мм, а начальную скорость сдува принимать 10-12м/с.

Высота щели сдува, м:

h_сд = 0,013B.

Средняя скорость сдува определяется по формуле

,

и должна приниматься не более 12 м/с.

Расчет бортовых отсосов по методу М.М. Баранова.

Расчет производится с помощью графиков, составленных на основании экспериментальных исследований простого и опрокинутого, одно- и двухбортовых отсосов.

Объемный расход воздуха L, м³/ч, удаляемого бортовыми отсосами всех видов, может быть определен по формуле

, (11)

где q -удельный расход воздуха, м³/ч на 1м длины ванной; l - длина ванны, м; К_н - поправочный коэффициент на глубину уровня раствора в ванне Н; - поправочный коэффициент на скорость движения воздуха в помещении.

Для опрокинутых отсосов расчетную ширину ванны принимаю меньше фактической на ширину щелей:

при однобортовых отсосах

В^/ = В - в;

- при двухбортовых отсосах

В^// = В - 2в;

Ширину (высоту) щели отсюда по конструктивным и технологическим соображениям принимают равной 0,1В, но не менее 50мм.

Для всех ванн с низкими температурами разность t = t_в - t_пом следует принимать не менее 10 ^оС. В целях экономии расхода воздуха на отсос глубину уровня раствора Н для одно- и двухбортовых опрокинутых и однобортовых простых отсосов необходимо принимать не более 120-200мм, для двухбортовых простых отсосов не более 80-100мм.

Расчет бортовых отсосов по методу института Проектпромвентиляция.

Рис. 5. Бортовые отсосы от ванн

а и б - опрокинутые двухбортовой и однобортовой; в и г- обычные двухбортовой и однобортовой; д и е - отсосы с передувкой двухбортовой и однобортовой.

Расчет воздуха, м³/ч, для бортовых отсосов вычисляется по формулам:

для отсосов без передувки (см рис. II.11, а, б, в, г)

, (12)

где в_р - расчетная ширина ванны, м; h_р - расчетное заглубление зеркала жидкости, м; t = t_п - t_в - разность температур поверхности жидкости и воздуха в помещении, ^оС; К₁ -коэффициент, значение которого равно 1 для двухбортового и 1,8 для однобортового отсосов; К₂ - коэффициент, учитывающий наличие воздушного перемешивания жидкости (К₂ =1,2);К₃ - коэффициент, учитывающий укрытие зеркала жидкости плавающими телами (К₃ = 0,75); К₄ - коэффициент, учитывающий укрытие зеркала жидкости пенным слоем путем введения добавок ПАВ (К₄ = 0,5);

для отсосов с передувкой (см. рис. 11, д, е)

, (13)

где К₁ = 1 для однобортового и К₁ = 0,7 для двухбортового отсосов.

Значение коэффициента К_Т для отсосов без передувки принимают по таблицам4 для отсосов с передувкой во всех случаях К_Т = 1.

Расход воздуха на передувку,м³/ч

. (14)

5. Кольцевые отсосы

Кольцевой бортовой отсос представляет собой щелевой воздухоприемник, расположенный по периметру круглой ванны, печи.

Кольцевые отсосы устраиваются по схемам, приведенным на рис.6.

Рис. 6. Кольцевые отсосы.

а - обычный; б - заглубленный; в - с экраном.

При одинаковом размере отсасывающей щели отсосы заглубленные и снабженные экраном обеспечивают улавливание вредных выделений при меньших расходах удаляемого воздуха по сравнению с обычными отсосами.

При одинаковом конструктивном вертикальном габарите Г (Г = В; Г = В + h_з, Г = В +h_э) все три типа отсосов равноценны по расходу удаляемого воздуха. Увеличение вертикального габарита позволяет уменьшить расход удаляемого воздуха.

Расход удаляемого воздуха для всех конструктивных схем отсосов определяется по формуле(1), где

. (15)

Значение коэффициента К_п определяется по графику.

Коэффициент К_в определяется по формуле

. (16)

При относительной неравномерности всасывания необходимо увеличивать расчетный расход удаляемого воздуха на 20%, при , поправка на расчетный расход не вводится ( - максимальное отклонение от средней скорости всасывания в щели, м/с; -средняя скорость всасывания в щели, м/с.). Приведенные данные пригодны без введения дополнительных поправок и для случаев, когда отсос представляет собой незамкнутый кольцевой воздухоприемник из одного или двух элементов с углом охвата источника на менее 270^о.

Размещено на Allbest.ru