Лекция№5. Расчет  местных отсосов  различного типа

План

5.2. Боковые отсосы.

5.3. Бортовые отсосы

5.4. Расчет бортовых отсосов.

5.5. Кольцевые отсосы.

5.1. Вытяжные шкафы

Вытяжные шкафы представляют собой укрытия с рабочим проемом для наблюдения за технологическим процессом и для его проведения.

Рис.II. 7. Вытяжной шкаф с естественной вытяжкой.

1 - уровень нулевых давлений; 2 - эпюра распределения.

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

Различают шкафы (рис.II 8) с верхним (а), нижним (б) и комбинированным (в) удалением воздуха через компактные или щелевые воздухоприемные отверстия.

              а)                                              б)                                       в)

Рис.II. 8. 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.

                                      ,   (5.1)

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 Lотс.

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.

5.2. Боковые отсосы

Боковые отсосы (рис.II. 9) 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)(хо + в/2). Наличие по периметру всасывающего отверстия ограничивающей плоскости (или широкого фланца), улучшает условия работы отсоса. Если ширина фланца hф < B, то его влияние можно не учитывать.

Рис. II. 9. 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 (3.1), значение коэффициента КП для различных конструктивных схем отсосов вычисляются по формулам:

—   отсос в стенке или с широким фланцем (см. рис. II.9, а)

) ,     (5.2)

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

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

                 ;       (5.3)

—   отсос без фланца (см. рис II.9, б)

         ;   (5.4)

—   отсос с экраном (см. рис II.9, в)

       ;      (5.5)

—   наклонный отсос (см. рис ll.9, г)

        ;    (5.6)

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 КП ,  вычисленное по формуле (5.6) следует уменьшить в 1,6 раза.

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

          ,                             (5.7)

       .                         (5.8)

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.

5.3. 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. II.10, а), когда щели расположены в вертикальной плоскости, и опрокинутым (рис II.10,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.ll.10. 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. 

5.4. Расчет бортовых отсосов

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

                   ,     (5.9)

где Кз — коэффициент заноса, равный 1,5-1,75; для ванн с особо вредными растворами Кз = 1,75-2,0; КТ  — 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 КТ =1; Б — безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0,35, а для двухбортового 0,5;  — угол между границами всасывающего факела, рад; Тв и Тпом — 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 Lсд, м3/ч, определяется по формуле

                                        ,     (5.10)

где К — коэффициент, зависящий от температуры tв 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:

                                                hсд = 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

                                        ,    (5.11)

где q —удельный расход воздуха, м3/ч на 1м длины ванной; l — длина ванны, м; Кн — 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 = tв -  tпом 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.II.11. 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)

           ,    (5.12)          

где вр — расчетная ширина ванны, м; hр — расчетное заглубление зеркала жидкости, м; t = tп - tв — 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. II. 11, д,е)

                    ,                           (5.13)

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

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

Расход воздуха на передувку,м3/ч

.                                   (5.14)

5.5. Кольцевые отсосы

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

Кольцевые отсосы устраиваются по схемам,  приведенным на рис.II.12.

Рис. II.11. Кольцевые отсосы.

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

Пир 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 + hз , Г = В +hэ) 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

.      (5.15)

Значение коэффициента Кп определяется по графику. Коэффициент Кв определяется по формуле

                          .             (5.16)

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 270о.