Расчет систем аспирации и газоочистки. Аспирационные установки: рекомендации по выбору и монтажу Рассчитать час сутки работы аспирации

Для расчета аспирационной установки необходимо знать месторасположение аспирируемого оборудования, вентиляторов, пылеуловителей и расположение трассы воздуховодов.

Из чертежей общего вида установки составляем без масштаба аксонометрическую схему сети и заносим на эту схему все данные для расчета. Разбиваем сеть на участки и определяем главную магистраль и боковые параллельные участки сети.

Главная магистраль состоит из 7 участков: АБ-БВ-ВГ-ГД-ДЕ-ЕЖ-ЖЗ; и имеет 4 боковых: аБ, бВ, вг, дг и гГ.

Результаты расчета сводятся в таблицу А.1 (Приложение1).

Участок АБ

Участок состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 3800 мм, отвода на 30о, прямого горизонтального участка длиной 2590 мм.

Скорость воздуха на участке АБ принимаем 12 м/с.

Расход-240 м3/ч.

Принимаем стандартный диаметр D=80 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,005 м2. Уточняем скорость по формуле:

где S- площадь поперечного сечения воздуховода, м2.

Потери давления по длине воздуховода определяем по формуле:

где R - потери давления на одном метре длины воздуховода, Па/м.

Расчетная длина участка, м.

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим потери давления на одном метре длины воздуховода и динамическое давление: R=31,4 Па/м, Нд=107,8 Па

Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле:

Где v вх- скорость на входе в конфузор, для мукомольной пыли примем 0,8 м/с .

Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле :

где b- наибольший размер конфузора на аспирируемой машине,

d-диаметр воздуховода,

б- угол сужения конфузора.

Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 иб=30о-тк=0,11.

Радиус отвода находим по формуле :

где n- отношение радиуса отвода к диаметру, принимаем 2;

D-диаметр воздуховода.

Ro=2·80=160 мм

Длину отвода вычисляем по формуле :

Длина отвода на 30о:

Расчетная длина участка АБ:

LАБ=lk+l3о+Уlпр

LАБ=690+3800+2590+84=7164 мм

Потери давления на участке АБ находим по формуле 12:

RlАБ=31,4·7,164=225 Па

Участок аБ

Участок аБ состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 4700 мм, прямого горизонтального участка длиной 2190 мм и бокового участка тройника.

Скорость воздуха на участке аБ принимаем 12 м/с.

Расход -360 м3/ч.

Определяем требуемый диаметр по формуле 8:

Принимаем стандартный диаметр D=100 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,007854 м2. Уточняем скорость по формуле (10):

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 23,2 Па/м, Нд=99,3 Па.

Примем одну из сторон конфузораb=420 мм.

Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.

Ro=2·100=200 мм

Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из таблицы 10 .

Длина отвода на 30о

Расчетная длина участка аБ:

LаБ=lk+2·l9o+ Уlпр

LаБ=600+4700+2190+105=7595 мм.

Потери давления на участке аБ находим по формуле 12:

RlаБ=23,2·7,595=176 Па

Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=125 мм, S=0,01227 м2.

Отношение площадей и расходов определяем по формуле:

гдеSп- площадь проходного воздуховода, м2;

Sб- площадь бокового воздуховода, м2;

S-площадь воздуховода объединенных потоков, м2;

Lб- расход бокового воздуховода, м3/ч;

L-расход воздуховода объединенных потоков, м3/ч.

Отношение площадей и расходов определяем по формулам (18):

Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,0 и бокового участка жбок=0,2.

Hпт=Rl+УтHд

Потери давления на участке АБ составляют:

Нпт.п=225+(0,069+0,11+0,0)107,7=244 Па

Потери давления на участке аБ составляют:

Нпт.б=176+(0,069+0,11+0,2)99,3=214 Па

УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=244+50=294 Па,

где Нм.п.=50,0 Па - потери давления в бункере из табл. 1.

УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=214+50,0=264 Па,

где Нб.п.=50,0 Па - потери давления в бурате из табл. 1.

Разница давлений между участками АБ и аБ:

Ндиаф=294-264=30 Па

Так как разница составляет 10 %, значит нет необходимости выравнивать потери в тройнике.

Участок БВ

Участок состоит из прямого горизонтального участка длиной 2190 мм, проходного участка тройника.

Расход-600м3/ч.

Диаметр воздуховода на участке БВ -125 мм.

По диаметру D и скорости v по номограмме , находим R=20 Па/м, Нд=113 Па.

Расчетная длина участка БВ:

RlБВ=20,0·2,190=44 Па

Участок бВ

Участок бВ состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 5600 мм и бокового участка тройника.

Скорость воздуха на участке бВ принимаем 12 м/с.

Расход -1240 м3/ч.

Определяем требуемый диаметр по формуле 8:

Принимаем стандартный диаметр D=180 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,02545 м2. Уточняем скорость по формуле (10):

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 12,2 Па/м, Нд=112,2 Па.

Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:

Примем одну из сторон конфузора b=300 мм.

Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле 15:

Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.

Радиус отвода находим по формуле 15

Ro=2·180=360 мм

Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из таблицы 10 .

Длину отвода вычисляем по формуле 16.

Длина отвода на 30о

Расчетная длина участка бВ:

LаБ=lk+l30o+ Уlпр

LбВ=220+188+5600=6008 мм.

Потери давления на участке бВ находим по формуле 12:

RlБВ=12,2·6,008=73 Па.

Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=225 мм, S=0,03976 м2.

Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=-0,2 и бокового участка жбок=0,2.

Потери давления на участке рассчитывают по формуле:

Hпт=Rl+УтHд

Потери давления на участке БВ составляют:

Нпт.п=43,8-0,2113=21,2 Па

Потери давления на участке бВ составляют:

Нпт.б=73+(0,2+0,11+0,069)112,0=115 Па

Сумарные потери на проходном участке БВ:

УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=21,2+294=360 Па,

Суммарные потери на боковом участке:

УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=115+80,0=195 Па,

где Нб.п.=80,0 Па - потери давления в колонке аспирационной из табл.1.

Разница давлений между участками БВ и бВ:

Так как разница составляет 46%, что превышает допустимые10%, то необходимо выравнивание потерь давлений в тройнике.

Выполним выравнивание с помощью дополнительного сопротивления в виде боковой диафрагмы.

Коэффициент сопротивления диафрагмы находим по формуле:

По номограмме определяем значение 46 . Откуда заглубление диафрагмы а=0,46·0,180=0,0828 м.

Участок ВГ

Участок ВГ состоит из прямого горизонтального участка длиной 800 мм, прямого вертикального участка длиной 9800 мм отвода на 90о и бокового участка тройника.

Скорость воздуха на участке ВГ принимаем 12 м/с.

Расход-1840 м3/ч.

Принимаем стандартный диаметр D=225 мм. Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,03976 м2. Уточняем скорость по формуле (10):

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R= 8,0 Па/м, Нд=101,2 Па.

Радиус отвода находим по формуле 15

Ro=2·225=450 мм

Коэффициент сопротивления отвода на 90о находим из таблицы 10 .

Длину отвода вычисляем по формуле 16.

Длина отвода на 90о

Расчетная длина участка ВГ:

LВГ=2·l9o +Уlпр

LВГ=800+9800+707=11307 мм.

RlВГ=8,0·11,307=90 Па

Участок вг

Участок вг состоит из конфузора, отвода на 30о,вертикального участка длиной 880 мм, горизонтального участка 3360 мм и проходного участка тройника.

Расход-480 м3/ч.

Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:

Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.

Ro=2·110=220 мм

Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из табл. 10 .

Длину отвода вычисляем по формуле 16.

Длина отвода на 30о

Расчетная длина участка вг:

Lвг=lk+l30+ Уlпр

lвг=880+115+300+3360=4655 мм.

Потери давления на участке вг находим по формуле 12:

Rlгв=23·4,655=107 Па

Участок дг

Участок дг состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 880 мм и бокового участка тройника.

Расход -480 м3/ч.

Выбираем скорость 12 м/с. Определяем требуемый диаметр по формуле 8:

Принимаем стандартный диаметр D=110 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,0095 м2. Уточняем скорость по формуле 10:

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R=23,0 Па/м, Нд=120,6 Па.

Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:

Примем одну из сторон конфузора b=270 мм.

Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле 14:

Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.

Расчетная длина участка вг:

Lвг=lk+l30+ Уlпр

lвг=880+300=1180 мм.

Потери давления на участке вг находим по формуле 12:

Тогда, потери давления по длине воздуховода:

Rlгв=23·1,180=27,1 Па

Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=160 мм, S=0,02011 м2.

Отношение площадей и расходов определяем по формуле 18:

Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,0 и бокового участка жбок=0,5.

Потери давления на участке рассчитывают по формуле:

Hпт=Rl+УтHд

Потери давления на участке вг составляют:

Нпт.п=107+(0,069+0,11+0,0)120,6=128 Па

Потери давления на участке дг составляют:

Нпт.б=27+(0,11+0,5)120,6=100 Па

Суммарные потери на проходном и боковом участках:

УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=128+250=378 Па,

УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=100+250=350 Па,

где Нм.п.=250,0 Па - потери давления в триере из табл. 1.

Разница давлений между участками вг и дг:

Ндиаф=378-350=16 Па

Так как разница составляет 7 %, что не превышает допустимые10%, то необходимости выравнивания потерь давлений в тройнике нет.

Участок гГ

Участок состоит из прямых горизонтальных участков длиной 2100 мм, и проходного участка тройника.

Расход участка гГ равен сумме расходов на участках вг и дг.

Расход -960 м3/ч.

Диаметр воздуховода на участке гГ-160 мм.

Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,02011 м2.

Уточняем скорость по формуле 10:

По диаметру D и скоростиv, по номограмме , находим R=14,1 Па/м, Нд=107,7 Па

Расчетная длина участка гГ:

LгГ=2100 мм.

Потери давления по длине находим по формуле 12:

RlгГ=14,1·2,1=29,6Па

Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=250 мм, S=0,04909 м2.

Отношение площадей и расходов определяем по формуле 18:

Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,2 и бокового участка жбок=0,6.

Потери давления на участке рассчитывают по формуле:

Hпт=Rl+УтHд

Потери давления на участке ВГ составляют:

Нпт.б=90+(0,15+0,2)101,2=125,4 Па

Потери давления на участке гГ составляют:

Нпт.п=29,6+0,6·107,7=94,2 Па

Суммарные потери на проходном и боковом участках:

УНпт.п=Нпт.п+Нм.п..=125,4+360,4=486 Па,

УНпт.б=Нпт.б+Нм.б =94.2+378=472 Па,

Разница давлений между участками ВГ и гГ:

Ндиаф=486-472=14 Па

Разница - менее 10%.

Участок ГД

Участок состоит из прямого горизонтального участка длиной 1860 мм.

Расход участка ГД - 2800 м3/ч

Диаметр воздуховода на участке ГД-250 мм, S=0.04909м2.

Уточняем скорость по формуле 10:

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R=11,0 Па/м, Нд=153,8 Па.

Площадь входного отверстия в циклон равна площади входного патрубка S2=0,05 м2

Расчетная длина участка ГД:

lГД=1860 мм.

Потери давления на участке ГД находим по формуле 12:

Тогда, потери давления по длине воздуховода:

RlГД=11,0·1,86=20,5Па

Потери давления на участке ГД составляют:

УНпт.п=20+486=506 Па

Участок ДЕ

Циклон 4БЦШ-300.

Расход воздуха с учетом подсоса воздуха:

Потери давления в циклоне равны сопротивлению циклона и составляют Нц=951,6 Па.

Суммарные потери на участке ДЕ:

Участок ЕЖ

Участок состоит из конфузора, трех отводов на 90о, прямых горизонтальных участков 550 мм и 1200 мм, прямого вертикального участка длиной 2670 мм, прямого горизонтального участка 360 мм и диффузора.

Расход на участке ЕЖ определим с учетом подсоса в циклоне, равного 150 м3/ч:

Скорость воздуха после циклона 10…12 м/с, так как после циклона воздух очищен.

Скорость воздуха на участке ЕЖ принимаем 11 м/с.

Определяем требуемый диаметр по формуле 8:

Принимаем стандартный диаметр D=315 мм, S=0,07793 м2.

Уточняем скорость по формуле 10:

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 3,8 Па/м, Нд=74,3Па.

Площадь входного отверстия в переходном патрубке S1=0,07793м2, а площадь выходного отверстия циклона S2=0,090 м2, так как S1

Примем одну из сторон конфузора b=450 мм.

Длину конфузора находим по формуле 15:

Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D=0,6 и б=30о - тк=0,13.

Необходимо выявить, конфузором или диффузором является переходной патрубок на входе в вентилятор.

Так как на выходе патрубок диаметром 315 мм, а диаметр на входе в вентилятор 320 мм, то переходный патрубок является диффузором со степенью расширения:

Радиус отвода находим по формуле 15:

Коэффициент сопротивления отвода на 90о находим из табл. 10 .

Длину отвода вычисляем по формуле 16:

Расчетная длина участка ЕЖ:

LЕЖ=989,6*3+2670+360+1200+550=7749 мм.

RlЕЖ=3,78·7,749=29 Па.

УНпт.п=1458+29+(0,13+0,1+0,15·3)74,3=1538 Па.

Участок ЖЗ

Участок состоит из диффузора, прямого вертикального участка длиной 12700 мм, отвода на 90 и диффузор с защитным зонтом.

Расход воздуха на этом участке равен расходу при входе в вентилятор, т.е. 3090м3/ч.

Скорость воздуха-11,0 м/с.

Диаметры воздуховодов на участках принимаем равными диаметру до вентилятора, т.е. 315мм.

По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 3,8 Па/м, Нд=68,874,3 Па.

Определим, чем служит переходной патрубок на выходе из вентилятора.

Площадь отверстия вентилятора S1=0.305х0,185=0,056 м2, площадь поперечного сечения воздуховода диаметром 315 ммS2=0,07793м2.

S2>S1, следовательно имеет место диффузор со степенью расширения:

Зададимся углом расширения диффузора б=30?. Тогда из табл. 4 коэффициент сопротивления диффузора ж=0,1.

Расчетная длина участка ЕЖ:

lЕЖ=12700 мм.

Потери давления по длине воздуховода определяем по формуле 11:

RlЕЖ=3,78·12,7=48,0 Па.

На трубе предусмотрен диффузор с защитным зонтом.

Коэффициент потерь находим в табл. 6 ж=0,6.

Потери давления на участке ЕЖ составляют:

УНпт.б=48+(0,1+0,6)74,3=100 Па.

Общее сопротивление сети по главной магистрали составляет:

УНпт.п=100+1538=1638 Па.

С учетом коэффициента запаса 1,1 и возможного вакуума в помещениях цеха 50 Па требуемое давление, развиваемое вентилятором.

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:

1. Оборудование, которое функционирует одновременно.
2. Оборудование, которое располагается близко друг к другу.
3. Оборудование с одинаковой пылью или же близкой по качеству, а также свойствам.
4. 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:

1. Важно определить количество расходуемого воздуха на один цикл аспирации, а также потерю давления в каждом месте его забора.
2. 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.

Система аспирации воздуха чистит от промышленных загрязнений внутреннее пространство сборочных лакокрасочных и производственных цехов. Проще говоря: система аспирации – это одна из разновидностей «промышленного» фильтра, ориентированного на утилизацию сварочной гари, лакокрасочных аэрозолей, масляных взвесей и прочих отходов производства.

И если руководствоваться техникой безопасности или здравым смыслом, то без аспирации в производственном помещении находиться просто невозможно.

Конструкция системы аспирации воздуха

Любая аспирационная система состоит из трех основных узлов:

• Вентилятора, который генерирует вытяжное усилие.
• Системы фильтров, которая собирает промышленные отходы,
• Блока емкостей, куда «складируется» вся отобранная из воздуха «грязь».

В качестве вентилятора в системах аспирации используется особая установка типа «Циклон», которая генерирует и вытяжное и центробежное усилие. При этом вытяжку воздуха обеспечивает одноименное усилие, а центробежная сила производит первичную, «черновую» очистку, прижимая частицы «грязи» к внутренним стенкам корпуса «Циклона».

В качестве фильтрационных узлов в таких установках используются и внешние кассеты – крышные фильтры, и внутренние рукавные фильтры. Причем рукавные элементы оборудуются системой импульсной очистки, обеспечивающей «стекание» накопленной «грязи» в бункеры.

Кроме того, воздуховоды для систем аспирации деревообрабатывающих предприятий комплектуются еще и уловителями стружки – особыми фильтрами, «собирающими» крупные промышленные отходы. Ведь рукавные фильтры используются лишь для тонкой очистки – они улавливают частицы калибром более одного микрометра.

Подобная комплектация, предполагающая оборудование циклонов и воздуховодов кассетами и системами первичной очистки и фильтрами тонкой доочистки, гарантирует сбор около 99,9 процентов промышленных выбросов даже на самом экологически неблагополучном предприятии.

Однако каждое производство «генерирует» свой тип промышленных отходов, частички которых имеют определенную плотность, массу и агрегатное состояние. Поэтому для успешной работы установки в каждом конкретном случае необходимо индивидуальное проектирование аспирации, базирующееся на физических и химических характеристиках «отходов».

Типовые системы аспирации воздуха

Несмотря на исключительно индивидуальные эксплуатационные характеристики, которыми обладают буквально все схемы аспирации, конструкции подобного рода, все же, можно классифицировать по типу компоновки. И этот метод сортировки позволяет выделить следующие разновидности аспираторов:

Кроме того, все системы аспирации можно классифицировать еще и по принципу отвода отфильтрованного потока. И согласно этому принципу сортировки все установки разделяются на:

• Прямоточные аспираторы, сбрасывающие вытяжной поток за пределы обслуживаемого помещения, цеха или строения.
• Рециркуляционные аспираторы, которые только фильтруют вытяжной поток, после чего он подается в приточную сеть вентиляции цеха.

С точки зрения безопасности оптимальным вариантом конструкции является прямоточная установка, удаляющие отходы за пределы цеха. А с позиции энергетической эффективности наиболее привлекательным вариантом конструкции является рециркуляционный аспиратор – он возвращает в помещение отфильтрованный и теплый воздух, помогая экономить на отоплении или кондиционировании пространства.

Расчет аспирационных систем

При составлении проекта установки аспирации расчетные работы ведется по следующей схеме:

• Вначале определяются справочные нормы расхода воздуха. Причем справочные нормы нужно спроецировать на объемы конкретного помещения, принимая во внимание потери давления в каждой точке аспирации.
• На следующем этапе определяют скорость воздухообмена, достаточную для аспирации частичек промышленных отходов определенного типа. Причем для определения скорости используются все те же справочники.
• Далее, по предполагаемой концентрации отходов определяют производительность систем фильтрации, делая поправку на пиковые выбросы. Для этого достаточно увеличить справочные показатели на 5-10 процентов.
• В финале определяют диаметры воздуховодов, напорную силу вентиляторов, расположение каналов и прочего оборудования.

При этом во время расчетов необходимо принимать во внимание не только справочные характеристики, но и индивидуальные параметры, такие как температура и влажность воздуха, продолжительность смены и прочее.

В итоге расчетные работы, проводимые с учетом индивидуальных потребностей заказчика, усложняются практически на порядок. Поэтому за такие работы берутся только самые опытные проектно-конструкторские бюро.

При этом доверяться новичкам или непрофессионалам в данном случае не стоит – вы можете потерять не только оборудование, но и рабочих, после чего предприятие могут закрыть по решению суда, а ответственных лиц, принимавших решение о вводе в эксплуатацию сомнительного оборудования, ждут еще большие неприятности.

При разработке технологической части проекта должны комплексно решаться вопросы аспирации и обеспыливания технологического оборудования с обеспечением соответствующих санитарных норм.

При проектировании пылеулавливающих установок для очистки отходящих газов и аспирационного воздуха, выбрасываемых в атмосферу, необходимо учитывать скорости воздухе или газа в аппаратах; физико-химические свойства и гранулометрический состав пыли, начальную запыленность газа или воздуха, вид ткани для рукавных фильтров, температуру и влажность пыли. Количество отходящих газов и аспирационного воздуха от технологических установок определяется расчетным путем при проектировании.

Таким образом, для аспирационной системы мельницы :

Q = 3600·S·V м = 3600· ·V м, (5)

где Q - количество воздуха, проходящего через мельницу за 1 час S - площадь поперечного сечения мельницы; V м - скорость движения воздуха внутри мельницы с учетом подсосов в системе; D - диаметр мельницы.

Температура отходящих газов и аспирационного воздуха (не менее) - 150ºС. V м = 3,5 – 6,0 м/с. Тогда:

Запыленность 1 м 3 отходящих газов и аспирационного воздуха – 131 г. Допустимые концентрации пыли в очищенных газах и воздухе не должны превышать 50 мг/м 3 .

Для очистки аспирационного воздуха, отходящего от шаровой мельницы, принимаем двухступенчатую систему очистки:

1. Циклон ЦН-15, степень очистки 80-90%:

¾ 1 батарея: 262 - 262·0,8 = 52,4 г/м 3 ;

¾ 2 батарея: 52,4 - 52,4·0,8 = 10,48 г/м 3 ;

¾ 3 батарея: 10,48 - 10,48·0,8 = 2,096 г/м 3 ;

¾ 4 батарея: 2,096 - 2,096·0,8 = 0,419 г/м 3 .

2. Электрофильтр Ц-7,5СК, степень очистки 85-99%:

0,419 - 0,419·0,99 = 0,00419 г/м 3 .

Пылеосадительное устройства. Циклон ЦН-15

Циклоны предназначены для очистки запыленного воздуха от взвешенных в нем твердых частиц (пыли) и работают при температуре не выше 400°С.

Рисунок 8 – Группа из двух циклонов ЦН-15

Выбор пылеосадительного устройства для подачи продукта:

Q = 3600· ·V м = 3600· ·5 = 127170/4 = 31792,5 м 3 /ч.

Технологический расчет может быть произведен по формуле:

М = Q/q = 31792,5/20000 = 1,59 (принимаем 2шт.)

Тогда действительный коэффициент загрузки оборудования по времени: К в = 1,59/2 = 0,795.

Таблица 19 - Техническая характеристика группы из двух циклонов ЦН-15

Электрофильтр

Электрофильтр Ц-7,5СК предназначен для обеспыливания газов, отходов из сушильных барабанов, а также для обеслыливания воздуха и газов, отсасываемых из мельниц .

Для удаления осевшей на электродах пыли, нахожящихся в электрофильтре, их встряхивают с помощью механизма встряхивания. Пыль, отделенная от электродов, попадает в сборные бункера и удаляется через шлюзовые затворы.

Электрофильтр уменьшает концентрацию пыли в воздухе на 33,35%, при этом выпуская в атмосферу 1,75 грамм на куб. метр.

Таблица 20 - Техническая характеристика электрофильтра Ц-7,5СК

Вентилятор

Вентиляторы центробежные высокого давления типа ВВД предназначены для перемещения воздуха в системах приточно-вытяжной вентиляции промышленных зданий при суммарной потере полного давления до 500 сек/м 2 . Вентиляторы изготавливаются как правого, так и левого вращения и поставляются комплектно с электродвигателями.

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 2 =1+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

Таблица 2. Гранулометрический состав транспортируемого материала

* z =100(1 – 0,15).

При N =25

Таблица 3. Длина участков аспирационной сети

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):

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 ()

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

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

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*

и критерия Эйлера

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

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

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

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

– 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:

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

(16)

Если окажется, что φ 1

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»)

F 1 =b 1 H;

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:

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

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),

Фактическая концентрация пыли в аспирируемом воздухе

, (26)

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:

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

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

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),

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

аспирационный конвейер воздуховод гидравлический

Таблица 8. Гидравлическое сопротивление и эффективность 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:

Требуемая степень очистки воздуха от пыли, %

Расчетная степень очистки воздуха от пыли, %

(40)

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 :

в которой

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

– 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

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:

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:

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

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

т.е. меньше допустимой.