Характеристика цеха и сварочного участка

Одним из способов поддержания в помещениях чистого воздуха, отвечающего санитарно-гигиеническим требованиям, являются общеобменная вентиляция.

Необходимый воздухообмен в помещении определяется по следующим факторам: числу людей в помещении, выделению вредных веществ, избыточному теплу. Для получения достоверных данных при определении необходимого воздухообмена нужно учитывать все эти параметры и за расчетную величину принимать наибольшее значение, по которому подбирается вентиляционная установка [5].

Необходимый воздухообмен в помещении в зависимости от числа находящихся в нем людей L, м3/ч, определяется по формуле

L = n · L´

где L – необходимый воздухообмен в помещении м3/ч;

п – число людей в помещении;

V – расход воздуха на 1 человека в зависимости от объема (V) помещения, м3/ч.

При V – менее 20 м3 на одного человека L′ принимается равным 30 м3/ч. При V более 20 м3 не менее 20 м3/ч, а при отсутствии естественной вентиляции V принимается равным 60 м3/ч. Необходимый воздухообмен по выделению вредных веществ L, м3/ч, определяется по формуле

где G – количество вредных веществ, выделяемых в помещении, мг/ч;

qв,-qпр концентрация вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м3.

Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть минимальной и не должна превышать 30% от предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Если в помещении одновременно выделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, их концентрация q, мг/м3 определяется из выражения [14]

Величину G можно определить по эмпирической формуле

где µ – коэффициент неорганизованного воздухообмена в помещении, обычно применяемый – 2; В – объем помещения, м3; К – средне взвешиваемая концентрация вредных веществ в помещении, мг/м3.

Необходимый воздухообмен по избыткам тепла L, м3/ч, определяется по формуле

где Q – избыточное тепло, выделяемое в помещении, Дж/ч;

C – удельная весовая теплоемкость воздуха, равная 1004 Дж/кг;

ρ – плотность воздуха, кг/м3;

tпр,-tух температура приточного, температура уходящего из помещения воздуха соответственно, °С. Температура воздуха, удаляемого из помещения tух,°С определяется по эмпирической формуле

где tpз – температура воздуха в рабочей зоне, °С,

∆t – градиент температуры по высоте помещения (от 1 до 5 °С); Н – расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

2 – высота рабочей зоны, м.

Количество тепла, выделяемого человеком Q людей, Дж, зависит от его физической нагрузки и от температуры воздуха в помещении. Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной, можно определить из таблицы 1.

Таблица 1. – Количество тепла, выделяемого взрослым мужчиной

Количество тепла, выделяемого от станков Q станков, Дж, определяется по формуле

где 860 - тепловой эквивалент;

Nφ – номинальная мощность, расходуемая станками, кВт;

1 – коэффициент использования мощности (обычно принимают 1 от 0,7 до 0,9);

2 – коэффициент загрузки (обычно принимают 2 от 0,5 до 0,8);

3 – коэффициент одновременности работы (обычно принимают 3 от 0,5 до 1,0);

4 – коэффициент ассимиляции тепла воздухом, учитывающий, какая частота тепла затрачиваемой механической энергией передается в виде тепла воздуха помещения (колеблется от 0,1 до 1);

Для определения тепловыделений в механических и механосборочных цехах ориентировочно 4 + 0,25.

Количество тепла, выделяемого в помещении нагретым материалом Qн.матер., Дж, определяется по формуле

Q = Gн · С (tнач – tк),

где Gн – вес материала, кг;

C – средняя теплоемкость материала, Дж (кирпич – 877,8 Дж, железо – 480,6 Дж, чугун – 418,6 Дж);

tнач – начальная температура, °С;

tк – конечная температура, °С.

Избытки тепла в помещении от источников света Qист.св., Дж, можно определить из выражения

где N∑ – суммарная потребляемая мощность освещения, кВт.

Практически принимается, что вся мощность источника света переходит в тепло. В теплый период года (при наружной температуре более плюс 10°С) следует учитывать солнечную радиацию. Количество тепла, поступающего от солнечной радиации Qсолн.рад., Дж, определяется по формуле

Qсолн.рад. = Fост · Kост · qост,

где Fост – поверхность остекления, м2;

Кост – коэффициент, зависящий от характеристики остекления (таблица 2);

qост – солнечная радиация через 1 м2 поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света, Дж (таблица 3).

Таблица 2. – Значение коэффициента Кост

Солнечная радиация через стены не учитывается ввиду ее незначительности.

Таблица 3. – Значение коэффициента qост

Примечание – Данные приведены для одинарного остекления со стеклом толщиной от 2,5 до 3,5 мм.

Тепловыделения от нагретой поверхности воды или других жидкостей Qпов.воды, Дж, определяются по формуле

Qпов.воды = (4,9 + 3,5 · V)(tw – tвозд) · F

где V – скорость воздуха над водной поверхностью, м/с; tw – температура воды, °С;

tвозд – температура воздуха в помещении, °С;

F – площадь водной поверхности, м2.

Определяем суммарное избыточное тепло, поступающее в помещение Qизб, Дж

Qизб = Qлюдей + Qн.матер. + Qстанков + Qсолн.рад. + Qист.св. + Qпов.воды

Избыточное тепло с учетом тепловых потерь Qизб, Дж, определяют по формуле

Qизб = Qпост – Qт.п.,

где Qпост – тепло, поступившее в помещение, Дж;

Qтп – тепловые потери, Дж.

Тепловые потери можно Qтп, Дж, определить по формуле

Qт.п. = K · F (tвн – tн),

где К – коэффициент теплопередачи (для кирпичной стены К от 3348 до 3767 Дж, для бетонной К от 5441 до 6279 Дж);

F – площадь поверхности ограждения, м2;

tвн,-tн внутренняя и наружная температура воздуха в помещении соответственно, °С.

Расчетные параметры наружного воздуха (СНиП 2.04.05-91) для Курска составляют, в теплый период 22,9 °С, в холодный – 5 °С.

Подставив Qизб в формулу, найдем необходимый воздухообмен в помещении. Определив необходимый воздухообмен по фактору вредных веществ, количеству людей в помещении, избыточному теплу, принимаем за расчетную величину наибольшее количество.

Используя расчетное значение, по аэродинамическим характеристикам подбирается вентиляционная установка [20].

Для этого устанавливают точку на, оси абсцисс графика требуемого расхода воздуха. Из неё восстанавливают перпендикуляр до пересечения с заданным давлением и тем самым устанавливают частоту вращения вентилятора и его КПД.

Мощность, потребления вентилятора N, определяется из выражения

где Q – производительность вентилятора, м3/ч;

Р – давление, создаваемое вентилятором, кгс/м ;

102 – коэффициент перевода, кг·м/с в кВт;

ηв – к.п.д. вентилятора;

ηп – к.п.д. передачи (при размещении вентилятора на одном валу с двигателем

ηп = 1, для клиноременной передачи 0,95, для плоскоременной – 0,91

Установочную мощность электродвигателя Nуст, – определяют по формуле

,

где α – коэффициент запаса мощности, принимается равным 1,1-1,5.

Как уже говорилось, требуемые (нормируемые) параметры воздуха в помещениях при использовании общеобменной вентиляции поддерживаются путем нагнетания в помещениях чистого воздуха в необходимом объеме, с необходимой температурой и влажностью, и удалением воздуха, не соответствующего нормативным требованиям. В соответствии с этим системы общеобменной вентиляции должны включать в себя устройства для забора наружного воздуха, его обработки, транспортировки и распределения по помещениям, а также для удаления отработавшего воздуха. Общая схема общеобменных вентиляционных систем и расположение в них оборудования показаны на рисунке 1.

В конкретных случаях вентиляционные установки могут не иметь всего комплекта оборудования, показанного на схеме. Так, очистка вытяжного воздуха перед его выбрасыванием в атмосферу производится лишь в случаях его загрязнения выше норм, допустимых для окружающей среды, и т.д.

Рисунок 1. – Общеобменная вентиляционная система:

1 – воздухоприемные устройства; 2 – фильтр противопыльный;

3 – оборудование для тепловлажностной обработки воздуха (калориферы, кондиционеры, воздухоохладители и т.п.);

4 – вентиляторы; 5 – шумоглушители; 6 – воздуховоды;

7 – регулировочные клапаны; 8 – приточные отверстия; 9 – вытяжные отверстия; 10 – оборудование для очистки вытяжного воздуха; 11 – воздуховыбросное устройство; 12 – линия рециркуляции. ПВК и ВВК – приточная и вытяжная вентиляционные камеры.

В гальванических цехах производятся антикоррозийно-декоративные покрытия черных металлов цветными. Поверхность покрываемых защитным слоем изделий и деталей предварительно очищается от ржавчины, окалины и прочих загрязнений.

Очистка производится в пескоструйных и дробеметных камерах, на обдирочно-шлифовальных станках с помощью корундовых и карборундовых кругов, а также во вращающихся галтовочных барабанах или колоколах, в которые загружаются очищаемые изделия, песок или наждак. Более тонкая очистка поверхности металла достигается на полировочных станках с войлочными, фетровыми и бязевыми кругами, покрываемыми специальной пастой, а также на крацовочных станках, оборудованных щетками из волоса или мягкой проволоки.

Кроме перечисленных способов очистки поверхности металла от ржавчины, окалины и загрязнений, применяются обезжиривание в органических растворителях (бензине, керосине и т. п.) и травление металла в водных растворах кислот, солей и щелочей. Защитно-декоративное покрытие металлоизделий производится гальваническим и другими способами. После травления и покрытия изделия опускаются в ванны холодной и горячей промывки, затем сушатся непосредственно в цехе или в специальных шкафах. При сухих способах очистки поверхностей металлов выделяется органическая или неорганическая пыль. В процессах обезжиривания, травления и покрытия выделяются пары растворителей, кислот, воды и газы.

В циклоне без улитки величина гидравлических сопротивлений в формуле принята равной полному давлению на входе в циклон. В циклонах с улиткой гидравлическое сопротивление представляет собой разность полных давлений. Скоростное давление воздушного потока на выходе из улитки не следует относить к гидравлическим потерям.

Скорость воздуха в циклоне (или воздушная нагрузка циклона) для принятого значения гидравлических сопротивлений вычисляется по формулам:

Скорость воздуха в циклоне или воздушная нагрузка в циклоне для принятого значения гидравлического сопротивления вычисляется по формулам.

Пропускная способность (расход воздуха) циклона в зависимости от скорости воздуха во входном отверстии Vвх или в сечении корпуса V0, гидравлических сопротивлений Р и размера циклона определяется по формулам:

м3/ч

м3/ч

Номограммы для определения пропускной способности циклонов в зависимости от их размеров и гидравлических сопротивлений при стандартных условиях воздушной среды (t = 20°С; Р = 780 мм. рт. ст) приведена ниже.

При запыленном воздушном потоке коэффициенты гидравлического сопротивления циклонов меньше, чем при незапыленном.

Необходимо иметь следующие данные о пыли:

- дисперсный состав пыли,

- плотность материала пылевых частиц, г/см3.

Дисперсный состав пыли, представляемый обычно в виде таблицы, в которой указаны массы отдельных ее фракций , следует пересчитать на массы D, имеющих размер меньше . По этим значениям D следует на логарифмически вероятностной координатной сетке построить кривую распределения частиц пыли, определить диаметры частиц и вычислить величину .

При липких пылях, а также пылях, склонных к образованию агрегатов, следует рекомендовать применение методов, не требующих предварительного осаждения пыли и вторичного ее диспергирования. В таких случаях целесообразно применить метод струйных сепараторов-импакторов.

В тех случаях, когда дисперсный состав пыли задан в виде фракций по числу частиц, их надо пересчитать на фракции по массе частиц, пользуясь следующей формулой (таблица 7):

Где, – сумма произведений числа частиц n на куб среднего диаметра частиц, начиная от первой / i=1 / до последней / i=к /фракции.

Фракционный состав пыли, выносимой из циклона, определяют по формуле

где, Dy – фракция пыли по массе частиц, уносимых с воздухом, уходящим из циклона.

Сумма масс всех фракций вычисленных по формуле, должна составить 100%. Если, вследствие приближенности определения значений , эта сумма не составит 100%, то в величины вносятся соответствующие поправки.

Величины фракционной (рисунки 16 и 17) степени очистки находятся из вспомогательного графика, который строится на логарифмически вероятностной координатной сетке в виде прямой линии по двум точкам, имеющим следующие координаты:

при и при

Где, – диаметр частиц, улавливаемых в циклоне на 50%

Величины находятся из вспомогательного графика по соответствующим значениям среднего диаметра граничных частиц фракций:

; … и т.д.

Рисунок 8. – Дисперсный состав пыли

Таблица 7. – Дисперсионный состав пыли

При расчете степени очистки воздуха от пыли в выбранном типе циклона следует исходить из следующих данных:

- диаметра корпуса циклона;

- принятой в проекте величины гидравлических потерь;

- температуры воздуха;

- плотности материала пылевых частиц;

- фракционного состава пыли, характеризуемого двумя параметрами и ;

- диаметра частиц пыли, улавливаемых в данном циклоне на 50%.

Рисунок 9. – Фракционная степень очистки воздуха от пыли

Диаметры частиц пыли, улавливаемых на 50% () для различных циклонов приведены в графике.

Рисунок 10. – Зависимость частиц пыли от диаметра циклона типа

ЛИОТ

Графики построены по данным исследований, в которых использована кварцевая пыль плотностью 2,65 г/см при температуре воздуха 200С (вязкость М = 183,10 г/см.сек.) (рисунок 10).

Поэтому в тех случаях, когда плотность частиц пыли не равна 2,65 г/см3, необходимо найденную из графиков величину пересчитать по формуле

где диаметр частиц, улавливаемых в циклоне на 50% при плотности материала частиц г.

При температуре воздуха не равной 200С полученную величину необходимо еще раз пересчитать па формуле

где – диаметр частиц, улавливаемых в циклоне на 50% при плотности материала частиц и вязкости воздуха .

Для определения общей степени очистки воздуха от пыли на логарифмически вероятностную сетку (рисунок 11).

Рисунок 11. – Определение общих степеней очистки циклонов

Таблица 8. – Размерные характеристики циклонов типа ЛИОТ

Рисунок 12. – Основные размерные характеристика циклона типа

ЛИОТ

Рисунок 13. – Номограмма зависимостей расхода воздуха от

гидравлических сопротивлений циклонов при температуре воздуха

t=200C

2.2 Подбор вентилятора и электродвигателя

Расчетный расход воздуха аспирационной системы Qp= 22000 м3/ч; расчетное гидравлическое сопротивление системы аспирации (соответствующее расчетному расходу воздуха и материала рр=550 даПа.

Она является точкой пересечения абсциссы, соответствующей величине расчетного расхода воздуха, и ординаты, соответствующей величине расчетного сопротивления системы [22-23]. Наибольшему значению КПД эта точка соответствует на графической характеристике вентилятора ВЦП7-40-5. Поскольку расчетная рабочая точка не совпала ни с одной характеристической кривой, находим рабочую точку: через расчетную рабочую точку проводим линию КПД до пересечения с лежащей выше характеристической кривой Р6-4а [23-24].

По рабочей точке находим в таблицах 9-10 соответствующие данные для заказа электродвигателя

Таблица 9. – Комплектация вентиляторов электродвигателями

Таблица 10. – Основные размеры вентиляторов типа В-ЦП, мм

Рисунок 14. – Аэродинамическая характеристика вентилятора

В-ЦП7-40-65. – Основные размерные характеристики вентиляторов

В-ЦП7-40-6