Главная » Материалы » Расчет площади фильтрующей поверхности в системах аспирации. Расчет и выбор аспирационного оборудования

Расчет площади фильтрующей поверхности в системах аспирации. Расчет и выбор аспирационного оборудования

Введение

Местная вытяжная вентиляция играет наиболее активную роль в комплексе инженерных средств нормализации санитарно-гигиенических условий труда в производственных помещениях. На предприятиях, связанных с переработкой сыпучих материалов, эту роль выполняют аспирационные системы (АС), обеспечивающие локализацию пыли в местах её образования. Общеобменная вентиляция до настоящего времени играла вспомогательную роль – обеспечивала компенсацию воздуха, удаляемого АС. Исследованиями кафедры МОПЭ БелГТАСМ показано, что общеобменная вентиляция является составной частью комплекса систем обеспыливания (аспирация, системы борьбы с вторичным пылеобразованием – гидросмыв или сухая вакуумная пылеуборка, общеобменная вентиляция).

Несмотря на длительную историю развития, аспирация получила фундаментальную научно–техническую основу лишь в последние десятилетия. Этому способствовало развитие вентиляторостроения и совершенствование техники очистки воздуха от пыли. Росла и потребность аспирации со стороны быстро развивающихся отраслей металлургической строительной индустрии. Возник ряд научных школ направленных на решение возникающих экологических проблем. В области аспирации стали известными уральская (Бутиков С.Е. , Гервасьев A.M. , Глушков Л.А. , Камышенко М.Т. , Олифер В.Д. и др.), криворожская (Афанасьев И.И. , Бошняков Е.Н. , Нейков О.Д. , Логачев И.Н. , Минко В.А. , Серенко А.С. , Шелекетин A.В. и американская (Хемеон В. , Принг Р. ) школы, создавшие современные основы конструирования и методики расчета локализаций пылевыделений с помощью аспирации. Разработанные на их основе технические решения в области проектирования систем аспирации закреплены в ряде нормативных и научно–методических материалов .

Настоящие методические материалы обобщают накопленные знания в области проектирования аспирационных систем и систем централизованной вакуумной пылеуборки (ЦПУ). Применение последних расширяется особенно в производстве, где гидросмыв недопустим по технологическим и строительным соображениям. Предназначенные для подготовки инженеров–экологов методические материалы дополняют курс «Промышленная вентиляция» и предусматривают развитие практических навыков у студентов старших курсов специальности 17.05.09. Эти материалы нацелены на то, чтобы студенты умели:

Определить необходимую производительность местных отсосов АС и насадков ЦПУ;

Выбрать рациональные и надёжные системы трубопроводов с минимальными потерями энергии;

Определить необходимую мощность аспирационной установки и выбрать соответствующие тягодутьевые средства

И знали:

Физическую основу расчета производительности местных отсосов АС;

Принципиальное отличие гидравлического расчета систем ЦПУ и сети воздуховодов АС;

Конструктивное оформление укрытий перегрузочных узлов и насадков ЦПУ;

Принципы обеспечения надежности работы АС и ЦПУ;

Принципы подбора вентилятора и особенности его работы на конкретную систему трубопроводов.

Методические указания ориентированы на решение двух практических задач: «Расчет и выбор аспирационного оборудования (практическое задание №1), «Расчет и выбор оборудования вакуумной системы уборки пыли и просыпи (практическое задание №2)».

Апробация этих задач осуществлена в осеннем семестре 1994 года на практических занятиях групп АГ-41 и АГ-42, студентам которых составители выражают признательность за выявленные ими неточности и технические погрешности. Внимательное изучение материалов студентами Титовым В.А., Сероштаном Г.Н., Ереминой Г.В. дали нам основание внести изменения в содержание и редакцию методических указаний.

1. Расчет и выбор аспирационного оборудования

Цель работы: определение необходимой производительности аспирационной установки, обслуживающей систему аспирационных укрытий мест загрузки ленточных конвейеров, выбор системы воздуховодов, пылеуловителя и вентилятора.

Задание включает:

А. Расчет производительности местных отсосов (объемов аспирации).

Б. Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе.

В. Выбор пылеуловителя.

Г. Гидравлический расчет аспирационной системы.

Д. Выбор вентилятора и электродвигателя к нему.

Исходные данные

(Численные значения исходных величин определяются номером варианта N. В скобках указаны значения для варианта N = 25).

1. Расход транспортируемого материала

G м =143,5 – 4,3N, (G м =36 кг/с)

2. Плотность частиц сыпучего материала

2700 + 40N, (=3700 кг/м 3).

3. Исходная влажность материала

4,5 – 0,1 N, (%)

4. Геометрические параметры перегрузочного желоба, (рис 1):

h 1 =0,5+0,02N, ()

h 3 =1–0,02N,

5. Типы укрытий места загрузки ленточного конвейера:

0 – укрытия с одинарными стенками (для четных N),

Д – укрытия с двойными стенками (для нечетных N),

Ширина ленты конвейера B, мм;

1200 (для N=1…5); 1000 (для N= 6…10); 800 (для N= 11…15),

650 (для N = 16…20); 500 (для N= 21…26).

S ж – площадь поперечного сечения желоба.

Рис. 1. Аспирация перегрузочного узла: 1 – верхний конвейер; 2 – верхнее укрытие; 3 – перегрузочный желоб; 4 – нижнее укрытие; 5 – аспирационная воронка; 6 – боковые наружные стенки; 7 – боковые внутренние стенки; 8 – жесткая внутренняя перегородка; 9 – лента конвейера; 10 – торцовые наружные стенки; 11 – торцовая внутренняя стенка; 12 – нижний конвейер

Таблица 1. Геометрические размеры нижнего укрытия, м

Ширина ленты конвейера В, м		b	H	L	c		h
0,50	1,5	0,60	0,40	0,60	0,25	0,40	0,12
0,65	1,9	0,80	0,50	0,80	0,30	0,50	0,16
0,80	2,2	0,95	0,60	0,95	0,35	0,60	0,20
1,00	2,7	1,20	0,75	1,2	0,40	0,75	0,25
1,20	3,3	1,40	0,90	1,45	0,45	0,90	0,30

Таблица 2. Гранулометрический состав транспортируемого материала

Номер j фракции,	j=1	j=2	j=3	j=4	j=5	j=6	j=7	j=8	j=9
Размер отверстий смежных сит, мм		10 5	5 2,5	2,5 1,25 "	1,25 0,63	0,63 0,4			0,1 0
Средний диаметр фракции d j , мм	15	7,5	3,75	1,88.	0,99	0,515	0,3	0,15	0,05

* z =100(1 – 0,15 ).

	2	31	25	24	8	2	3	3	2
	30	232,5	93,75	45,12.	7,92	1,03	0,9	0,45	0,1
Интегральная сумма mj	100	98	67	42	18	10	8	5	2

Таблица 3. Длина участков аспирационной сети

Длина участков аспирационной сети	Схема 1		Схема 2
Длина участков аспирационной сети	для нечетных N	для N=25, м	для четных N
		10
		5
		4

Аспирационные системы используют в самых разных отраслях промышленности, там, где воздух загрязняется мусором, пылью и вредными веществами. Современное деревообрабатывающее, пищевое, химическое производство невозможно представить без такого оборудования, как эффективная, современная и надежная система аспирации.

Также она является обязательным элементом в металлообработке, металлургии, горнодобывающей промышленности. Требования к экологическому состоянию производства постоянно возрастают, поэтому требуются все более совершенные аспирационные системы. Без использования этого оборудования было бы невозможно не только находиться внутри производственного помещения, но и на улице вблизи многих промышленных предприятий.

Типы систем

В настоящее время на предприятиях производят расчет и монтаж аспирационных систем моноблочного или модульного типа.

Моноблочная конструкция. Моноблочная система является абсолютно автономной и мобильной. Ее устанавливают рядом с оборудованием, которое нуждается в сборе отходов. Составные части моноблочной системы - вентилятор, фильтр, емкость для отходов.
Модульная конструкция. Модульные аспирационные системы - сложные конструкции, изготавливаемые по индивидуальному заказу под конкретные требования заказчика. В их состав могут входить воздуховоды для систем аспирации, вентиляторы низкого давления, сепараторы. Такие конструкции могут работать как в пределах одного цеха, так и проектироваться для большого завода.

Также аспирационные системы делятся на прямоточные и рециркуляционные. Разница в том, что первые после захвата грязного воздуха очищают его и выбрасывают в атмосферу, а вторые после очистки возвращают воздух обратно в цех.

Перед монтажом аспирационных комплексов проводят их разработку, которая обязательно включает в себя составление плоскостной схемы исходя из требуемой мощности. При правильном расчете система может не только очистить цех от пыли и вредных веществ, но и вернуть в него теплый и чистый воздух, тем самым снизив расходы на отопление.

Основные компоненты системы

Циклон. Использует центробежную силу для того чтобы убрать из воздуха твердые частички пыли. Частички прижимаются к стенкам, затем оседают в выгрузном отверстии.
Крышные фильтры. Представляют собой блок фильтров и приемную камеру. Очищают воздух, затем возвращают его внутрь помещения. Эти насадки ставят на наружные бункеры и используют вместо уличных циклонов.
Уловители пыли и стружки. Применяются на предприятиях, которые занимаются деревообработкой.
Фильтрованные рукава. Внутри этих рукавов выделяются твердая составляющая воздушно-пыльной массы, иными словами воздух отделяется от загрязнений.

Применение рукавных фильтров - очень эффективный способ очистки, благодаря которому улавливается до 99.9% частиц, размер которых больше 1 мкм. А из-за использования импульсной очистки фильтров работает она максимально эффективно, что позволяет экономить электроэнергию.

Монтаж установок аспирации не требует изменения технологических процессов. Поскольку очистные конструкции делаются на заказ, они приспосабливаются к существующим техпроцессам и вписываются в существующее технологическое оборудование, применяемое, например, при деревообработке. Именно благодаря точному расчету и привязке к конкретным условиям достигается высокая эффективность работы.

Отходы удаляются из специальных бункеров с помощью контейнеров, мешков или пневмотранспорта.

Разработкой и монтажом очистных комплексов занимаются многие компании. При выборе фирмы внимательно изучите предложения, основываясь не только на рекламных материалах. Только подробный разговор о характеристиках оборудования со специалистами может помочь сделать вывод о добросовестности поставщика.

Расчет системы

Для того чтобы работа аспирационной системы была эффективной необходимо сделать правильный ее расчет. Поскольку дело это непростое, то заниматься этим должны специалисты с большим опытом.

Если расчеты сделаны неверно, то система не будет нормально работать, а на переделку уйдет много средств. Поэтому чтобы не рисковать временем и деньгами лучше доверить это дело специалистам, для которых проектирование систем аспирации и пневмотранспорта – основная работа.

При расчетах необходимо учесть массу факторов. Рассмотрим лишь некоторые из них.

Определяем расход воздуха и потери давления в каждой точке аспирации. Все это можно узнать в справочной литературе. После определения всех расходов проводят расчет - нужно их суммировать и разделить на объем помещения.
Из справочной литературы нужно взять сведения о скорости воздуха в аспирационной системе для разных материалов.
Определяется тип пылеуловителя. Это можно сделать, имея данные о пропускной производительности конкретного пылеулавливающего устройства. Чтобы рассчитать производительность нужно сложить расход воздуха во всех точках аспирации и увеличить полученное значение на 5 процентов.
Рассчитать диаметры воздуховодов. Делается это с помощью таблицы с учетом скорости движения воздуха и его расхода. Диаметр определяется индивидуально для каждого участка.

Даже этот небольшой список факторов говорит о сложности расчета аспирационной системы. Есть и более сложные показатели, с расчетом которых справится только человек со специализированным высшим образованием и опытом работы.

Аспирация просто необходима в условиях современного производства. Он позволяет соответствовать экологическим требованиям и сохранить здоровье персонала.

Производственные процессы нередко сопровождаются выделением пылеобразных элементов или газов, которые загрязняют воздух в помещении. Проблему помогут решить аспирационные системы, спроектированные и монтированные в соответствии с нормативными требованиями.

Разберемся, как работают и где применяют такие устройства, какие бывают виды воздухоочистительных комплексов. Обозначим главные рабочие узлы, опишем нормы проектирования и правила установки аспирационных систем.

Загрязнение воздуха – неизбежная часть многих производственных процессов. Чтобы соблюсти установленные санитарные нормы чистоты воздуха, используют процессы аспирации. С их помощью можно эффективно удалять пыль, грязь, волокна и другие подобные примеси.

Аспирация представляет собой засасывание, которое осуществляется путем создания в непосредственной близости от источника загрязнений области пониженного давления.

Чтобы создавать такие системы, необходимы серьезные специальные знания и практический опыт. Хотя работа средств аспирации тесно связана с функционированием , не всякий специалист по вентиляции справится с проектированием и монтажом оборудования этого типа.

Для достижения максимальной эффективности комбинируют методы вентилирования и аспирации. Вентиляционная система в производственном помещении должна быть оборудована , чтобы обеспечить постоянное поступление свежего воздуха снаружи.

Аспирация широко применяется в таких областях промышленности:

дробильное производство;
обработка древесины;
изготовление потребительской продукции;
прочие процессы, которые сопровождаются выделением большого количества вредных для вдыхания веществ.

Обеспечить безопасность сотрудников стандартными средствами защиты удается далеко не всегда, и аспирация может стать единственной возможностью наладить безопасный производственный процесс в цеху.

Аспирационные установки предназначены для эффективного и быстрого удаления из воздуха различных мелких загрязнений, которые образуются в процессе промышленного производства

Удаление загрязнений с помощью систем этого типа выполняется по специальным воздуховодам, которые имеют большой угол наклона. Такая позиция позволяет предотвратить появление так называемых зон застаивания.

Мобильные вентиляционно-аспирационные установки просты в монтаже и эксплуатации, они прекрасно подходят для небольших предприятий или даже для домашней мастерской

Показателем эффективности работы такой системы считают степень невыбивания, т.е. соотношения количества загрязнений, которые были удалены, к массе вредных веществ, не попавших в систему.

Различают два типа систем аспирации:

модульные системы – стационарное устройство;
моноблоки – мобильные установки.

Кроме того, аспирационные системы классифицируют по уровню напора:

низконапорные – менее 7,5 кПа;
средненапорные – 7,5-30 кПа;
высоконапорные – свыше 30 кПа.

Комплектация аспирационной системы модульного и моноблочного типа отличается.

В горячих цехах подогрев поступающего снаружи воздуха не нужен, достаточно сделать проем в стене и закрыть его заслонкой.

Выводы и полезное видео по теме

Здесь представлен обзор распаковки и монтажа мобильной системы аспирации RIKON DC3000 для деревообрабатывающей промышленности:

В этом ролике продемонстрирована стационарная система аспирации, используемая при производстве мебели:

Системы аспирации – современный и надежный способ очистки воздуха в промышленных помещениях от опасных загрязнений. Если конструкция правильно спроектирована и смонтирована без ошибок, она продемонстрирует высокую эффективность при минимальных затратах.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме аспирационных систем? Пожалуйста, оставляйте комментарии к публикации. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Введение

Определить необходимую производительность местных отсосов АС и насадков ЦПУ;

Выбрать рациональные и надёжные системы трубопроводов с минимальными потерями энергии;

Определить необходимую мощность аспирационной установки и выбрать соответствующие тягодутьевые средства

И знали:

Физическую основу расчета производительности местных отсосов АС;

Принципиальное отличие гидравлического расчета систем ЦПУ и сети воздуховодов АС;

Конструктивное оформление укрытий перегрузочных узлов и насадков ЦПУ;

Принципы обеспечения надежности работы АС и ЦПУ;

Принципы подбора вентилятора и особенности его работы на конкретную систему трубопроводов.

1. Расчет и выбор аспирационного оборудования

Задание включает:

А. Расчет производительности местных отсосов (объемов аспирации).

Б. Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе.

В. Выбор пылеуловителя.

Г. Гидравлический расчет аспирационной системы.

Д. Выбор вентилятора и электродвигателя к нему.

Исходные данные

1. Расход транспортируемого материала

G м =143,5 – 4,3N, (G м =36 кг/с)

2. Плотность частиц сыпучего материала

2700 + 40N, (=3700 кг/м 3).

3. Исходная влажность материала

4,5 – 0,1 N, (%)

4. Геометрические параметры перегрузочного желоба, (рис 1):

h 1 =0,5+0,02N, ()

h 3 =1–0,02N,

5. Типы укрытий места загрузки ленточного конвейера:

0 – укрытия с одинарными стенками (для четных N),

Д – укрытия с двойными стенками (для нечетных N),

Ширина ленты конвейера B, мм;

1200 (для N=1…5); 1000 (для N= 6…10); 800 (для N= 11…15),

650 (для N = 16…20); 500 (для N= 21…26).

S ж – площадь поперечного сечения желоба.

Таблица 1. Геометрические размеры нижнего укрытия, м

Ширина ленты конвейера В, м

Таблица 2. Гранулометрический состав транспортируемого материала

Номер j фракции,
Размер отверстий смежных сит, мм
Средний диаметр фракции d j , мм

* z =100(1 – 0,15 ).

Таблица 3. Длина участков аспирационной сети

Длина участков аспирационной сети
Длина участков аспирационной сети	для нечетных N	для четных N

Рис. 2. Аксонометрические схемы аспирационной системы перегрузочных узлов: 1 – перегрузочный узел; 2 – аспирационные патрубки (местные отсосы); 3 – пылеуловитель (циклон); 4 – вентилятор

2. Расчет производительности местных отсосов

В основу расчета необходимого объема воздуха, удаляемого из укрытия, положено уравнение воздушного баланса:

Расход воздуха, поступающего в укрытие через неплотность (Q н; м 3 /с), зависит от площади неплотностей (F н, м 2) и оптимальной величины разрежения в укрытии (Р у, Па):

(2)

где – плотность окружающего воздуха (при t 0 =20 °С; =1,213 кг/м 3).

Для укрытия места загрузки конвейера неплотности сосредоточены в зоне контакта наружных стенок с движущейся лентой конвейера (см. рис. 1):

где: П – периметр укрытия в плане, м; L 0 – длина укрытия, м; b – ширина укрытия, м; – высота условной щели в зоне контакта, м.

Таблица 4. Величина разрежения в укрытии (Р у) и ширина щели ()

Вид транспортируемого материала	Медианный диаметр , мм	Укрытие типа «0»	Укрытие типа «Д»
Вид транспортируемого материала	Медианный диаметр , мм
Кусковый
Зернистый
Порошкообразный

Расход воздуха, поступающего в укрытие по желобу, м 3 /с

(4)

где S – площадь поперечного сечения желоба, м 2 ; – скорость потока перегружаемого материала при выходе из желоба (конечная скорость падения частиц), определяется последовательно расчетом:

а) скорости в начале желоба, м/с (в конце первого участка, см. рис. 1)

, G=9,81 м/с 2 (5)

б) скорости в конце второго участка, м/с

(6)

в) скорости в конце третьего участка, м/с

– коэффициент скольжения компонентов («коэффициент эжекции») u – скорость воздуха в желобе, м/с.

Коэффициент скольжения компонентов зависит от числа Бутакова–Нейкова*

(8)

и критерия Эйлера

(9)

где d – средний диаметр частиц перегружаемого материала, мм,

(10)

(если окажется, что , следует принимать в качестве расчетного среднего диаметра ; – сумма коэффициентов местных сопротивлений (к.м.c.) желоба и укрытий

(11)

ζ вх – к.м.с, входа воздуха в верхнее укрытие, отнесенный к динамическому напору воздуха в конце желоба .

; (12)

F в – площадь неплотностей верхнего укрытия, м 2 ;

* Числа Бутакова–Нейкова и Эйлера являются сутью параметров М и N широко используемых в нормативных и учебно-методических материалах .

– к.м.с. желоба (=1,5 для вертикальных желобов, = 90°; =2,5 при наличии наклонного участка, т.е. 90°) ; –к.м.с. жесткой перегородки (для укрытия типа «Д»; в укрытии типа «0» жесткая перегородка отсутствует, в этом случае пер =0) ;

Таблица 5. Значения для укрытия типа «Д»

Ψ – коэффициент лобового сопротивления частицы

(13)

β – объёмная концентрация частиц в желобе, м 3 /м 3

(14)

– отношение скорости потока частиц в начале желоба к конечной скорости потока.

При найденных числах B u и E u коэффициент скольжения компонентов определяется для равномерно ускоренного потока частиц по формуле:

(15)

Решение уравнения (15)* можно найти методом последовательных приближений, полагая в качестве первого приближения

(16)

Если окажется, что φ 1

, (17)

(18)

(20)

Порядок расчета рассмотрим на примере.

1. На основании заданного гранулометрического состава строим интегральный график распределения частиц по крупности (воспользовавшись предварительно найденной интегральной суммой m i) и находим медианный диаметр (рис. 3) d м = 3,4 мм > 3 мм, т.е. имеем случай перегрузки кускового материала и, следовательно, =0,03 м; P у =7 Па (табл. 4). В соответствии с формулой (10) средний диаметр частиц .

2. По формуле (3) определяем площадь неплотностей нижнего укрытия (имея в виду, что L 0 =1,5 м; b =0,6 м, при В =0,5 м (см. табл. 1)

F н =2 (1,5 + 0,6) 0,03 = 0,126 м 2

3. По формуле (2) определяем расход воздуха, поступающего через неплотности укрытия

Существуют другие формулы для определения коэффициента в т.ч. для потока мелких частиц, на скорости движения которых сказывается сопротивление воздуха .

Рис. 3. Интегральный график распределения частиц по крупности

4. По формулам (5)… (7) находим скорости потока частиц в желобе:

следовательно

n = 4,43 / 5,87 =0,754.

5. По формуле (11) определяем сумму к.м.с. желоба с учетом сопротивления укрытий. При F в =0,2 м 2 по формуле (12) имеем

При h/H = 0,12/0,4 = 0,3,

по табл. 5 находим ζ n ep =6,5;

6. По формуле (14) находим объемную концентрацию частиц в желобе

7. По формуле (13) определяем коэффициент лобового сопротивления
частиц в желобе

8. По формулам (8) и (9) находим соответственно число Бутакова–Нейкова и число Эйлера:

9. Определяем коэффициент «эжекции» в соответствии с формулой (16):

И, следовательно, можно пользоваться формулой (17) с учетом (18)… (20):

10. По формуле (4) определяем расход воздуха, поступающего в нижнее укрытие первого перегрузочного узла:

С целью сокращения вычислений положим для второго, третьего и четвертого перегрузочных узлов расход

К 2 =0,9; к 3 =0,8; к 4 =0,7

Результата вычислений заносим в первую строку табл. 7, полагая, что все перегрузочные узлы оборудованы одним и тем же укрытием, расход воздуха, поступающего через неплотности i – го перегрузочного узла, Q н i = Q н =0,278 м 3 /с. Результат заносим во вторую строку табл. 7, а сумму расходов Q ж i + Q н i – в третью. Сумма расходов , – представляет собой общую производительность аспирационной установки (расход воздуха, поступающего в пылеуловитель – Q n) и заносится в восьмой столбец этой строки.

Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе

Плотность пыли

Расход воздуха, поступающего в убытие по желобу – Q жi (через неплотности для укрытия типа «О» – Q нi = Q H), удаляемого из укрытия – Q ai (см. табл. 7).

Геометрические параметры укрытия (см. рис. 1), м:

длина – L 0 ; ширина – b; высота – Н.

Площадь поперечного сечения, м:

а) аспирационного патрубка F вх = bc.;

б) укрытия между наружными стенками (для убытия типа «О»)

в) укрытия между внутренними стенками (для укрытия типа «Д»)

где b – расстояние между наружными стенками, м; b 1 – расстояние между внутренними стенками, м; Н – высота укрытия, м; с – длина входного сечения аспирационного патрубка, м.

В нашем случае, при В = 500 мм, для укрытия с двойными стенками (укрытие типа «Д») b =0,6 м; b 1 =0,4 м; С =0,25 м; H =0,4 м;

F вx =0,25 0,6 =0,15 м 2 ; F 1 =0,4 0,4 =0,16 м 2 .

Удаление аспирационной воронки от желоба: а) для укрытия типа «0» L у =L; б) для укрытия типа «Д» L у = L –0,2. В нашем случае L у =0,6 – 0,2 =0,4 м.

Средняя скорость воздуха внутри укрытия, м/с:

а) для укрытия типа «Д»

б) для укрытия типа «0»

=(Q ж +0,5Q H)/F 2 . (22)

Скорость входа воздуха в аспирационную воронку, м/с:

Q а /F вх (23)

Диаметр наиболее крупной частицы в аспирируемом воздухе, мкм:

(24)

По формуле (21) или по формуле (22) определяем скорость воздуха в укрытии и результат заносим в строку 4 табл. 7.

По формуле (23) определяем скорость входа воздуха в аспирационную воронку и результат заносим в строку 5 табл. 7.

По формуле (24) определяем заносим результат в строку 6 табл. 7.

Таблица 6. Массовое содержание частиц пыли, зависящее от

Номер фракции j	Размер фракции, мкм	Массовая доля частиц j-й фракции (, %) при , мкм

Значения соответствующие расчетной величине (или ближайшему значению) выписываем из столбца таблицы 6 и результаты (в долях) заносим в строки 11…16 столбцов 4…7 табл. 7. Можно использовать и линейную интерполяцию значений таблицы, но следует иметь в виду, что в результате получим, как правило, и потому нужно скорректировать максимальное значение (чтобы обеспечить ).

Определение концентрации пыли

Расход материала – , кг/с (36),

Плотность частиц материала – , кг/м 3 (3700).

Исходная влажность материала –, % (2).

Процентное содержание в перегружаемом материале частиц мельче – , % (при =149…137 мкм, =2 + 1,5=3,5%. Расход пыли, перегружаемой с материалом – , г/с (103,536=1260).

Объемы аспирации – , м 3 /с (). Скорость входа в аспирационную воронку – , м/с ().

Максимальная концентрация пыли в воздухе, удаляемом местным отсосом из i-го укрытия (, г/м 3),

, (25)

Фактическая концентрация пыли в аспирируемом воздухе

где – поправочный коэффициент, определяемый по формуле

в которой

для укрытий типа «Д», для укрытий типа «О»; в нашем случае (при кг/м 3)

Или при W=W 0 =2%

1. В соответствии с формулой (25) вычисляем .и заносим результаты в 7 строку сводной табл. 7 (заданный расход пыли делим на соответствующее числовое значение строки 3, а результаты заносим в 7 строку; для удобства в примечании, т.е. в столбце 8, проставляем значение ).

2. В соответствии с формулами (27…29) при установленной влажности строим расчетное соотношение типа (30) для определения поправочного коэффициента , значения которого заносим в строку 8 сводной табл. 7.

Пример. По формуле (27) найдем поправочный коэффициент пси и м/с:

Если запыленность воздуха окажется значительной (> 6 г/м 3), необходимо предусмотреть инженерные способы по уменьшению концентрации пыли, например: гидроорошение перегружаемого материала, уменьшение скорости входа воздуха в аспирационную воронку, устройство осадительных элементов в укрытии или применение местных отсосов – сепараторов . Если путем гидроорошения удается увеличить влажность до 6% то будем иметь:

(31)

При =3,007, , =2,931 г./м 3 и в качестве расчетного соотношения для используем соотношение (31).

3. По формуле (26) определяем фактическую концентрацию пыли в I-м местном отсосе и результат заносим в строку 9 табл. 7 (значения строки 7 умножаются на соответствующие i-му отсосу – значения строки 8).

Определение концентрации и дисперсного состава пыли перед пылеуловителем

Для выбора пылеулавливающей установки аспирационной системы, обслуживающей все местные отсосы, необходимо найти усредненные параметры воздуха перед пылеуловителем. Для их определения используются очевидные балансовые соотношения законов сохранения массы, транспортируемой по воздуховодам пыли (полагая, что осаждение пыли на стенках воздуховодов пренебрежимо мало):

Для концентрации пыли в воздухе, поступающем в пылеуловитель, имеем очевидное соотношение:

Имея в виду, что расход пыли j-и фракции в i – м местном отсосе

Очевидно, что

(36)

1. Перемножая в соответствии с формулой (32) значения строки 9 и строки 3 табл. 7, находим расход пыли в i – м отсосе, а его значения заносим в строку 10. Сумму этих расходов проставим в столбце 8.

Рис. 4. Распределение частиц пыли по крупности перед входом в пылеуловитель

Таблица 7. Результаты расчетов объемов аспирируемого воздуха, дисперсного состава и концентрации пыли в местных отсосах и перед пылеуловителем

Условные обозначения	Размерность	Для i-го отсоса	Примечание
Условные обозначения	Размерность		Примечание







			Г/с при W=6%

2. Умножая значения строки 10 на соответствующие значения строк 11…16, получим в соответствии с формулой (34) величину расхода пыли j-ой фракции в i-м местном отсосе. Значения этих величин заносим на строках 17…22. Построчная сумма этих величин, проставляемая в столбце 8, представляет расход j-ой фракции перед пылеуловителем, а отношение этих сумм к общему расходу пыли в соответствии с формулой (35) является массовой долей j-ой фракции пыли, поступающей в пылеуловитель. Значения проставляются в столбце 8 табл. 7.

3. На основании вычисленных в результате построения интегрального графика распределения пылевых частиц по крупности (рис. 4) находим размер пылевых частиц, мельче которых в исходной пыли содержится 15,9% от общей массы частиц (мкм), медианный диаметр (мкм) и дисперсию распределения частиц по крупности: .

Наиболее широкое распространение при очистке аспирационных выбросов от пыли получили инерционные сухие пылеуловители – циклоны типа ЦН; инерционные мокрые пылеуловители – циклоны – пробыватели СИОТ, коагуляционные мокрые пылеуловители КМП и КЦМП, ротоклоны; контактные фильтры – рукавные и зернистые.

Для перегрузок ненагретых сухих сыпучих материалов применяются как правило циклоны НИОГАЗ при концентрации пыли до 3 г/м 3 и мкм либо рукавные фильтры при больших концентрациях пыли и меньшей её крупности. На предприятиях с замкнутыми циклами водоснабжения используются инерционные мокрые пылеуловители.

Расход очищаемого воздуха – , м 3 /с (1,7),

Концентрация пыли в воздухе перед пылеуловителем – , г/м 3 (2,68).

Дисперсний состав пыли в воздухе перед пылеуловителем – (см. табл. 7).

Медианный диаметр пылевых частиц – , мкм (35,0).

Дисперсия распределения частиц по крупности – (0,64),

Плотность пылевых частиц – , кг/м 3 (3700).

При выборе в качестве пылеуловителя циклонов типа ЦН используются следующие параметры (табл. 8).

аспирационный конвейер воздуховод гидравлический

Таблица 8. Гидравлическое сопротивление и эффективность циклонов

Параметр
Мкм – диаметр частиц, улавливаемых на 50% в циклоне с диаметром м при скорости воздуха , динамической вязкости воздуха Па с и плотности частиц кг/м 3
М/с – оптимальная скорость воздуха в поперечном сечении циклона
Дисперсия парциальных коэффициентов очистки –
Коэффициент местных сопротивлений циклона, отнесенный к динамическому напору воздуха в поперечном сечении циклона, ζ ц:
для одного циклона
для группы из 2-х циклонов
для группы из 4-х циклонов

Допустимая концентрация пыли в воздухе, выбрасывании в атмосферу, г/м 3

При м 3 /c (37)

При м 3 /c (38)

Где коэффициент, учитывающий фиброгенную активность пыли, определяется в зависимости от величины предельно допустимой концентрации (ПДК) пыли в воздухе рабочей зоны:

ПДК мг/ м 3

Требуемая степень очистки воздуха от пыли, %

(39)

Расчетная степень очистки воздуха от пыли, %

где – степень очистки воздуха от пыли j-й фракции, % (пофракционная эффективность – принимается по справочным данным ).

Дисперсный состав многих промышленных пыли (при 1< <60 мкм) как и пофракционная степень их очистки и инерционных пылеуловителю подчиняется логарифмически нормальному закону распределения, и общая степень очистки определяется по формуле :

, (41)

в которой

, (42)

где – диаметр частиц, улавливаемых на 50% в циклоне диаметром Д ц при средней скорости воздуха в его поперечном сечении ,

, (43)

– динамический коэффициент вязкости воздуха (при t=20 °С, =18,09–10–6 Па–с).

Интеграл (41) не разрешается в квадратурах, и его значения определяются численными методами. В табл. 9 приведены значения функции найденные этими методами и заимствованные из монографии .

Нетрудно установить, что

, , (44)

, (45)

это интеграл вероятности, табличные значения которого приведены во многих математических справочниках (см., напр., ).

Порядок расчета рассмотрим на конкретном гримере.

1. Допустимая концентрация пыли в воздухе после его очистки в соответствии с формулой (37) при ПДК в рабочей зоне 10 мг/м 3 ()

2. Требуемая степень очистки воздуха от пыли по формуле (39) составляет

Такая эффективность очистки для наших условий ( мкм и кг/м 3) может быть обеспечена группой из 4-х циклонов ЦН-11

3. Определим необходимую площадь поперечного сечения одного циклона:

м 2

4. Определяем расчетный диаметр циклона:

Выбираем ближайший из нормированного ряда диаметров циклонов (300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000 мм), а именно м.

5. Определяем скорость воздуха в циклоне:

м/c

6. По формуле (43) определим диаметр частиц, улавливаемых в этом циклоне на 50%:

мкм

7. По формуле (42) определяем параметр X:

Полученный результат, основанной на методике НИОГАЗ, предполагает логарифмически нормальный закон распределения пылевых частиц по крупности. Фактически дисперсный состав пыли, в области крупных частиц (> 60 мкм), в аспирируемом воздухе для укрытий мест загрузки конвейеров отличается от нормально–логарифмического закона. Поэтому расчетную степень очистки рекомендуется сопоставить с расчетами по формуле (40) либо с методикой кафедры МОПЭ (для циклонов), основанной на дискретном подходе к достаточно полно освещенной в курсе «Механика аэрозолей».

Альтернативный путь определения достоверной величины общей степени очистки воздуха в пылеуловителях заключается в постановке специальных экспериментальных исследований и сравнении их с расчетными, что мы рекомендуем для углубленного изучения процесса очистки воздуха от твердых частиц.

9. Концентрация пыли в воздухе после очистки составляет

г/м 3 ,

т.е. меньше допустимой.

В настоящее время аспирационные системы довольно распространены, так как с каждым днем развитие промышленности только усиливается.

Общие сведения

Фильтровальные установки с - это общие системы, которые наиболее распространены. Они предназначаются для фильтрации воздуха, в котором содержатся твердые частицы, размер которых достигает 5 мкм. Степень очистки у таких аспирационных систем 99,9%. Также стоит отметить, что конструкция данной фильтровальной установки, имеющей накопительный бункер, позволяет применять ее для монтажа в традиционных системах очистки воздуха, которые обладают разветвленной системой воздуховода, а также вытяжным вентилятором высокой мощности.

Центральный накопитель в таких системах применяется для того, чтобы хранить, а также дозировать и выдавать измельченные отходы деревообработки. Производство данного бункера осуществляется с объемом от 30 до 150 м 3 . Кроме того, аспирационной системы комплектуется такими деталями, как шлюзовые перегрузчики или же шнеки, взрыво- пожарозащитная система, система, контролирующая уровень наполнения бункера.

Модульные системы

Существует также модульная система аспирации воздуха, которая предназначается для следующих целей:

Обеспечить полное и надежное обеспыливание воздуха в производственном помещении на том уровне, который предписан нормативными положениями.
Наиболее важная задача - защита атмосферного воздуха от его загрязнения со стороны предприятия.
Также эта система предназначается для удаления деревообрабатывающих отходов производства от технологического оборудования в виде смеси воздуха и пыли, а также последующей подачи данной смеси в пылеулавливающие аппараты.
Модульная система предназначается и для того, чтобы организовать отход выбросов от места очистки воздуха к месту его утилизации. Она может функционировать в полностью автоматическом режиме.
Последняя функция, которую выполняет эта система - это дозированная подача опилок к топливному бункеру. Данная операция также может функционировать в полностью автоматическом режиме, но и ручной также присутствует.

Оборудование для расчета

Для того чтобы провести расчет аспирационной системы, сначала необходимо объединить ее в общую сеть. В такие сети входит:

Оборудование, которое функционирует одновременно.
Оборудование, которое располагается близко друг к другу.
Оборудование с одинаковой пылью или же близкой по качеству, а также свойствам.
Последнее, что нужно учесть, - это оборудование с близкой либо одинаковой температурой воздуха.

Также стоит отметить, что оптимальное число точек отсоса для одной аспирационной системы равно шести. Однако большее количество возможно. Важно знать, что при наличии оборудования, которое работает с постоянно изменяющимся потоком воздуха, необходимо спроектировать для этого устройства отдельную систему аспирации или же добавить в уже имеющуюся малое количество "попутных" точек отсоса (одну или же две с малым расходом).

Расчет воздуха

Для важно провести точные расчеты. Первое, что определяется при таких расчетах - это расход воздуха на аспирацию, а также потери давления. Такие расчеты проводятся для каждой машины, емкости или же точки. Данные чаще всего можно взять из паспортной документации на объект. Однако разрешается использовать ии и из аналогичных расчетов с таким же оборудованием, если таковые имеются. Также расход воздуха вполне можно определить и по диаметру патрубка, который отсасывает его или же по отверстию в корпусе аспирационной машины.

Важно добавить, что возможно эжектирование воздуха, поступающего в продукт. Такое случается если, к примеру, воздух двигается по самотечной трубе с большой скоростью. В этом случае возникают дополнительные его расходы, которые также должны быть учтены. Кроме этого, в некоторых аспирационных системах случается и так, что определенное количество воздуха уходит вместе с отводящимися продуктами после очистки. Это количество также должно быть прибавлено к расходному.

Расчет расхода

После проведения всех работ по определению расхода воздуха и возможному эжектированию, необходимо сложить все полученные числа, а после этого разделить сумму на объем помещения. Стоит учитывать, что нормальный обмен воздуха для каждого предприятия свой, но чаще всего этот показатель находится в пределах от 1 до 3 циклов аспирации в час. Большее количество чаще всего применяется для расчетов установки систем в помещениях с общеобменной Данный тип обмена воздуха используется на предприятиях для удаления вредных испарений из помещения, для удаления примесей или же неприятных запахов.

При установке аспирационной системы может создаваться повышенной вакуум из-за постоянного отсоса воздуха из помещения. По этой причине необходимо предусмотреть установку в него притока наружного воздуха.

Пожарная аспирация

В настоящее время аспирационная пожарная система считается наилучшим средством защиты помещения. Действенным способом оповещения в этом случае считается аспирационная с ультрачувствительными лазерными Идеальное место применения таких систем - это архивы, музеи, серверные, коммутаторные помещения, центры управления, больничные помещения с высокотехнологичным оборудованием, "чистые" промышленные зоны и т.д.

Другими словами, аспирационная система пожарной сигнализации такого типа применяется в помещениях, которые представляют особую ценность, в которых хранятся материальные ценности или же, внутри которых установлено большое количество дорогостоящего оборудования.

Закрытая аспирационная система

Предназначение ее заключается в следующем: проведение санации трахеобронхиального дерева при условиях искусственной вентиляции легких и при сохранении асептики. Другими словами, они применяются врачами для проведения сложных операций. Данная система включает в себя следующее:

Конструкция устройства выполнена полностью из полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена. Содержание латекса в ней равно нулю.
Устройство содержит вертлюжный угловой разъем, размер которого полностью стандартизирован, а также обладает подвижным внутренним кольцом. Наличие данной детали обеспечивает надежное соединение с коннектором.
Система снабжается защитным чехлом для санационного катетера, который предназначен для содержания этой детали в герметичных условиях.
Размеры катетера закодированы при помощи цветной маркировки.

Виды систем

В настоящее время существует довольно широкая классификация видов фильтровальных систем. Некоторые компании, такие как "Фолтер", занимаются производством аспирационных систем практически любого вида.

Первое разделение систем осуществляется по характеру циркуляции воздуха. По этому признаку всех их можно разделить на два вида: рециркуляционные и прямоточные. Первый класс систем обладает таким существенным отличием, как возвращение отобранного воздуха из помещения обратно, после прохождения полного процесса очистки. То есть никаких выбросов в атмосферу не производит. Из этого преимущества вытекает еще одно - высокая экономия на отоплении, так как нагретый воздух не покидает помещение.

Если же говорить о втором типе систем, то их принцип действия полностью отличается. Данная фильтровальная установка полностью забирает воздух из помещения, после чего осуществляет его полную очистку, в частности от таких веществ, как пыль и газ, после чего весь забранный воздух выбрасывается в атмосферу.

Монтаж аспирационных систем

Для того чтобы начать этап установки фильтрационной системы, сначала проводят проектировочные работы. Данный процесс является очень важным, а потому ему уделяется особое внимание. Сразу важно сказать, что неверно проведенный этап проектирования и расчета не сможет обеспечить необходимую очистку и циркуляции воздуха, что приведет к плохим последствиям. Для успешного составления проекта и последующей установки системы необходимо учесть несколько пунктов:

Важно определить количество расходуемого воздуха на один цикл аспирации, а также потерю давления в каждом месте его забора.
Важно верно определить вид пылеуловителя. Для этого нужно правильно подобрать его по его же параметрам.

Проведение расчетов и составление проекта - это не полный список того, что необходимо сделать прежде, чем начать процесс монтажа системы. Другими словами можно сказать, что установка фильтров - это наиболее простое и последнее дело, за которое берутся профессионалы.

Просмотров