Вентиляторная эжекторная установка. Оздоровление воздушной среды

Использование: в горной промышленности при проветривании подземных выработок. Сущность изобретения: вентиляторная установка включает размещенный в эжекторном канале горной выработки вентилятор. Установка снабжена установленной вдоль продольной оси горной выработки обечайкой, размещенной между стенками обечайки и стенками горной выработки перемычкой и дополнительным вентилятором. Основной вентилятор установлен на противоположном конце обечайки. Оба вентилятора установлены с зазором по отношению к стенкам обечайки выходными каналами навстречу друг другу с возможностью перемещения вдоль продольной оси обечайки. 1 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению и предназначено для обеспечения проветривания системы горных выработок и систем вентиляционных сооружений. Известна вентиляторная установка, работающая на трубопровод, например, шахтную вентиляционную сеть (Ушаков К.З. Бурчаков А.М. Пучков Л.А. Медведев И. И. Аэрология горных предприятий, М. Недра, 1987). К таким вентиляторным установкам относят вентиляторы, работающие через перемычку. Недостатком известной вентиляторной установки является неполное использование мощности приводного двигателя с целью существенного (в 2 3 раза) увеличения расхода воздуха по сравнению с паспортной производительностью вентиляторной установки, при работе последней не трубопровод. Более близким аналогом к заявленному изобретению является вентиляторная установка, состоящая из вентилятора-эжектора, установленного в горной выработке (Медведев И.И. Проветривание калийных рудников, М. Недра, 1970, с. 124 139), которая позволяет увеличить в несколько раз расход воздуха по сравнению с паспортной производительностью. Недостатком известного технического решения является возможность работы эжектора, расположенного в горной выработке большого сечения в режиме "сам на себя", т.е. с замкнутым движением воздушных потоков в районе вентиляторной установки циркулирующих потоков, а также трудность в подборе выработки нужной конфигурации и в нужном месте для достижения максимального эжектирующего эффекта и в расширении рабочей зоны вентиляторной эжектирующей установки. Цель изобретения расширение рабочей зоны (области промышленного использования) вентиляторной эжектирующей установки. Поставленная цель достигается путем расположения двух одинаковых вентиляторов эжекторов у входных сечений и обечайку встречно друг другу с возможностью перемещения из вентиляторов вдоль оси (ближе-дальше к обечайке) и перекрытия остальной части сечения горной выработки перемычкой. Размеры поперечного сечения обечайки определяют исходя из оптимального отношения площади поперечного сечения в зоне полного перемещения первичного потока, проходящего через вентилятор и вторичного эжектируемого по сечению между вентилятором и обечайкой. За счет этого обеспечивается постоянный расход воздуха с максимальным коэффициентом эжекции (по отношению к паспортной производительности вентилятора). Раскрытие струи первичного потока (до зоны полного перемешивания первичного и вторичного потоков) должно происходить в обечайке, чем предотвращается движение воздушных потоков внутри обечайки навстречу основному потоку. Для снижения эжектирующего эффекта от максимального значения, вентилятор перемещают вдоль оси отодвигая его от обечайки или вдвигая его в обечайку, как показано на чертеже. Это целесообразно выполнять при необходимости снижения количества воздуха, подаваемого эжектирующей установкой превышающей возможности регулирования производительности лопатками направляющего аппарата вентилятора, т.е. происходит расширение рабочей зоны в сторону уменьшения производительностей. Особенно ценным является то, что даже для вентиляторов без средств регулирования производительности (направляющих аппаратов) возможно получение на единственной характеристики, а рабочей зоны, что расширяет возможности применения вентиляторной эжектирующей установки предлагаемого типа. Перемычка между обечайкой и стенками горной выработки предотвратит движение воздушных потоков в этом сечении. В работе находится один из вентиляторов-эжекторов и независимо от величины сечения горной выработки, в которой расположена вентиляторная установка, она будет иметь постоянный расход воздуха. В реверсивном режиме включается второй вентилятор-эжектор, расположенный с другой стороны обечайки, встречно первому. Производительность вентиляторной установки как в прямом, так и в реверсивном режиме будет одинаковой. На чертеже представлена вентиляторная установка, где 1 горная выработка; 2, 3 вентиляторы-эжекторы; 4 - обечайка; 5 перемычка; 6 поток воздуха при прямой работе вентиляторной установки; 7 эжектируемый поток при этом режиме работы установки; 8 поток воздуха при реверсивной работе вентиляторной установки; 9 эжектируемый поток при реверсивном режиме работы установки. Вентиляторная установка работает следующим образом. При включении вентилятора-эжектора 2 через него проходит поток воздуха, 6, а по сечению между внешней поверхностью вентилятора 2 и внутренней поверхностью обечайки 4 проходит поток эжектируемого воздуха 7. Поток 6 и 7 перемещается по длине обечайки и поступают в горную выработку 1. Такая схема позволяет увеличивать в несколько раз расход воздуха по сравнению с паспортной производительностью вентилятора. Между стенками выработки 1 и обечайкой 4 установлена перемычка 5, поэтому в данном сечении движение воздуха не происходит. Обечайка 4 подбирается таким образом, чтобы обеспечивался максимальной эжектирующий эффект воздуха. При необходимости снижения эжектирующего эффекта более возможностей регулирования, вентилятор 2(3) перемещают вдоль оси (ближе дальше к обечайке) показано пунктиром на чертеже. С другой стороны обечайки зеркально вентилятору-эжектору 2 устанавливают вентилятор-эжектор 3, который включается в работу в реверсивном режиме, а вентилятор-эжектор 2 в этом случае останавливается. В реверсивном режиме все происходит как при работе вентилятора эжектора 2. Только в обратную сторону, а именно через вентилятор-эжектор 3 проходит поток воздуха, а по сечению между внешней поверхностью вентилятора-эжектора 3 и внутренней поверхностью обечайки 4 проходит поток эжектируемого воздуха 9. Потоки 8 и 9 перемешиваются по длине обечайки и поступают в горную выработку 1, обеспечивая обратное движение воздуха по системе горных выработок, т.е. реверсию воздушной струи (регулирование аналогично прямой работы). Такая вентиляторная установка может располагаться в любой горной выработке, где возможно размещение обечайки, обеспечивая работу в любой точке расширенной рабочей зоны как в прямом, так и в реверсивном режиме работы. На руднике Первого Березниковского производственного калийного рудоуправления АО "Уралкалий" ведутся опытные работы по испытанию предлагаемой вентиляторной установки.

Формула изобретения

Вентиляторная эжекторная установка, включающая вентилятор, размещенный в эжекторном канале горной выработки, отличающаяся тем, что она снабжена установленной вдоль продольной оси горной выработки обечайкой, размещенной между стенками обечайки и стенками горной выработки перемычкой и дополнительным вентилятором, при этом основной вентилятор установлен на противоположном конце обечайки, оба вентилятора установлены с зазором по отношению к стенкам обечайки выходными каналами навстречу друг другу с возможностью перемещения вдоль продольной оси обечайки.

Для подбора центробежных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.

Полное давление Рп, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:

РП = ΔРвс+ ΔРн = ΔР,

Где ΔРвс и ΔРн — потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ΔР — суммарные потери давления.

Эти потери давления состоят из потерь давления на трение (за счет шероховатости воздуховодов) и в местных сопротивлениях (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы, и т. д.).

Потери ДР (кгс/м2) определяют суммированием потерь давления ΔР, на отдельных расчетных участках:

где ΔРТрi и ΔРмсi соответственно потери давления на трение и в местных сопротивлениях на расчетном участке воздуховода; ΔРуд — потери давления на трение на 1 пог. м. длины; l — длина расчетного участка воздуховода, м; Σζ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; v — скорость воздуха в воздуховоде, м/с; р — плотность воздуха, кг/м3.

Величины ΔРуд и ζ приводятся в справочниках.

Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют их поперечные размеры, исходя из допустимых скоростей движения воздуха (порядка 6—10 м/с).

3. По формуле (3) рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят перерасчет сети.

Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вептилятора по его аэродинамической характеристике.

Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами — производительностью, давлением, мощностью и к. п. д. при определенных скоростях вращения п, об/мин. Например, требуется подобрать вентилятор производительностью L = 6,5 тыс. м3/ч при Р = 44 кгс/м2. Для выбранного центробежного вентилятора Ц4-70 № 6 требуемый режим работы будет соответствовать точке А (рис. 8, а). По этой точке находят скорость вращения колеса п — 900 об/мин и к. п. д. η = 0,8.

Наиболее важна зависимость между давлением и производительностью — так называемая напорная характеристика вентилятора Р — L. Если на эту характеристику наложить характеристику сети (зависимость сопротивления от расхода воздуха) (рис. 8, б), то точка пересечения этих кривых (рабочая точка) определит давление и производительность вентилятора при работе в данной сети. При увеличении сопротивления сети, что может произойти, например при засорении фильтров, рабочая точка сместится вверх и вентилятор будет подавать воздуха меньше, чем это нужно (L2 < L1).

При выборе типа и номера центробежных вентиляторов необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий к. п. д., относительно небольшую скорость вращения (u=πDn/60), а также чт°бы скорость вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.

Рис. 8. Диаграммы расчета вентиляционной сети: а — аэродинамическая характеристика вентилятора; б — работа вентилятора в сети

В тех случаях, когда эксплуатируемый вентилятор не обеспечивает необходимой производительности, можно ее увеличить, помня, что производительность вентилятора прямо пропорциональна скорости вращения колеса, полное давление — квадрату скорости вращения, а потребляемая мощность — кубу скорости вращения:

Разновидностью центробежных вентиляторов являются так называемые диаметральные вентиляторы (см. рис. 7, г). Эти вентиляторы имеют широкие колеса и их производительность выше, чем у центробежных вентиляторов, но к. п. д. ниже вследствие возникновения внутренних циркуляционных потоков.

Установочная мощность электродвигателя для вентилятора (кВт) рассчитывается по формуле

где L — производительность вентилятора, м3/ч; Р — полное давление вентилятора, кгс/м2; ηв — к. п. д. вентилятора (принимается по

характеристике вентилятора); ηп — к. п. д. привода, который при плоскоременной передаче равен 0,9; при клиноременном — 0,95; при непосредственной установке колеса на валу электродвигателя — 1; при установке колеса через муфту — 0,98; к — коэффициент запаса (к = 1,05 1,5).

Эжекторы применяют в вытяжных системах в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль, способную к взрыву не только от удара, но и от трения или легко воспламеняющиеся и взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т. д.).

Для покрасочной камеры очень важным является микроклимат внутри бокса. Чтобы специалисту можно было комфортно работать, а краска без проблем ложилась на поверхность, требуется установить такую систему, которая сможет удалять отработанные потоки воздуха из помещения и направлять их в выходные каналы. Суть работы эжектора заключается в том, что чистый воздух, подаваемый вентиляционную камеру, перемешивается с взрывоопасными парами и вредными примесями. В результате смена отработанного воздуха выполняется намного быстрее.

Устройство эжекторов

Чтобы понимать устройство эжекторов, следует разобраться в том, как происходит удаление уже отработанного воздуха в покрасочном боксе. Для максимально эффективного удаления отработанного потока воздуха, используются эжекторные установки. Конструкция изготовляется из листовой стали, толщина материала составляет 1,2 мм. Монтаж выполняется при помощи сварки, хотя использоваться могут и разъемные устройства.

Что касается отдельных элементов, то выделить можно следующее:

Есть сопло, которое предназначено для преобразование потенциальной энергии потока в кинетическую. На практике это нужно для создания высокоскоростной струи.
Пассивный воздушный поток засасывается за счет создания вакуума. Отработанный воздух попадает в приемную камеру.
Рабочая камера эжектора нужно для смешения активного и пассивного потока, где присутствуют вредные примеси и опасные для человека газы. В результате энергообмена получается один поток с одинаковым по силе напором.
Поток попадает в диффузор, где происходит одновременное снижение скорости и увеличение давления.

Принцип работы

Зависит от многих составляющих - от герметичности камеры в целом, от фильтров, за чистотой которых нужно следить, от вентиляторов. Но все перечисленные элементы будут бесполезными, если эжектор не будет работать так, как это нужно. Все держится на потоке рабочей среды, который поступает в приемную камеру с большой скоростью. Благодаря такой высокой скорости потока, создается вакуум, затягивающий отработанный воздух.

Дальнейшее действие механизма было описано при разборе составных частей эжектора. В камере смешивания сталкиваются два потока, один из которых содержит вредные примеси. После этого поток попадает в диффузор и уходит по вытяжным каналам.

Особенности установки

Основная проблема при установке системы вентиляции, и эжекторов в частности, не в самом процессе монтажа, а в грамотных расчетах. Покрасочную камеру нужно грамотно проектировать, чтобы установленная система вентиляции справлялась с поставленной нагрузкой. Признаком правильной проектировки является превышение объемов поступающего чистого воздуха в сравнении с потоками, уходящими через вытяжные отверстия.

В процессе проектирование нужно понять, каким будет воздушный обмен. На этот показатель влияет и размеры покрасочного бокса, и количество одновременно работающего персонала. По итогу специалист выведет значение кратности обмена, то есть, количество полной смены объемов воздуха за определенное время. При выполнении покраски больших изделий, как того же автомобиля, нужно придерживаться показателя кратности в сто раз.

Также потребуется грамотно провести выполнение расчетов сечений воздуховодов. Учитывая необходимость работы с воздушными потоками, имеющими взрывоопасные примеси, нужно устанавливать воздуховоды из жароустойчивых материалов.

Специфика обслуживания

Обслуживание эжекторов выполняется в комплексе, вместе с обслуживанием всей системы вентиляции в целом. Под обслуживанием принято понимать регулярный осмотр фильтров, которые забиваются частицами пыли и остатками краски. Чистка фильтров выполняется каждые 250 часов работы, но только один раз. По истечение 500 рабочих часов фильтр заменяется на новый.

Что касается эжекторов, то они тоже подлежать очистке. Наиболее подвержен загрязнению именно диффузор. Для его очистки принято использовать небольшой пластиковый стержень. При обслуживании эжектора нельзя использовать предметы с острыми кромками. Они могут повредить поверхность диффузора, нарушив его герметичность.

Про необходимость выбора качественной эжекторной установки нужно знать, что от ее работы полностью зависит и качество окраски поверхностей. Недостатки системы отразятся на качестве выполняемых работ. Если нет возможности самостоятельно проконтролировать качество элементов и правильность их установки, то следует обратиться за услугами в сертифицированные компании, которые специализируются в этой сфере - таким образом можно получить гарантию того, что все работы будут произведены правильно.

ЭЖЕКТОРЫ НИЗКОГО/ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. ЭЖЕКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ. ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГР. ТВ 08 -2: АБДАЛОВ Р. Р. РУКОВОДИТЕЛЬ: МИШНЕВА Г. С.

ЭЖЕКТОРЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 1÷ 12 ТЫС. М 3/Ч [СЕРИЯ 1. 494 -35] ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Эжектор типа ЭИ Используются в системах пневмотранспорта для удаления взрывоопасных или агрессивных пыле - газо - паровоздушных смесей в различных отраслях промышленности. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ: Способ установки: ПС (на полу)

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СХЕМА ЭЖЕКТОРА ЭИ -диффузор (поз 1); -проушина (поз 2); -камера (поз 3); -конфузор (поз 4); -корпус (поз 5); -опорный фланец (поз 6).

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ЭЖЕКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ОСОБЕННОСТИ: v Позволяют одним вентилятором удалять воздух от М. О. , расположенных в различных по вредности и категории помещениях. v Могут применяться для общеобменной вытяжной вентиляции из ряда обособленных производственных помещений (расположенных как на одном, так и на разных этажах). v Целесообразно применять в крупных цехах, где часто требуется устройство аварийной вентиляции при наличии выделяющегося водорода, ацетилена и тд… Такие газы не рекомендуется удалять вентилятором.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЖЕКТОРА И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В ЧЁМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ПРЕИМУЩЕСТВО ЭЖЕКЦИОННЫХ СИСТЕМ? 1. Отсутствие движущихся частей непосредственно в удаляющем органе. 2. Простота конструкции. 3. Более эффективное рассеивание. 4. Центральные эжекционные системы позволяют резко сократить потребную площадь вентиляционных камер и общую протяженность воздуховодов. 5. В качестве эжектирующего воздуха очень эффективно и целесообразно принимать воздух, удаляемый системой вытяжной вентиляции.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЖЕКТОРА И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В ЧЁМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ПРЕИМУЩЕСТВО ЭЖЕКЦИОННЫХ СИСТЕМ? 6. Довольно ощутимое снижение нагрузки на вентилятор, то есть потерь давления на выбросе [по сравнению с факельными выбросами, которые последнее время приобретают большую популярность]. Дело в том, что потери давления на факельный выброс находятся в прямой квадратичной зависимости от скорости. В эжекторе динамический напор переходит в статический.

МЕРОПРИЯТИЕ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ Для уменьшения потерь при смешении потоков эжектируемого и рабочего воздуха необходимо правильно выбрать наивыгоднейшую скорость подсасываемого потока в начале смесительной камеры. [n]-отношение скорости подсасываемого потока к скорости смешанного потока в расчетах принято принимать: Ø Для эжекторов низкого давления – 0, 4; Ø Для эжекторов высокого давления – 0, 8.

ВАРИАНТЫ УСТАНОВКИ ЭЖЕКТОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОКРЫТИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ Вертикальная установка [ВК] Горизонтальная установка [ГК]

ВАРИАНТЫ УСТАНОВКИ ЭЖЕКТОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ НА КРОНШТЕЙНЕ, ПРИКРЕПЛЁННОМ К СТЕНЕ ЗДАНИЯ [СК] Установка эжектора на кронштейне представляет собой сварной кронштейн, приваренный к закладным элементам строительной конструкции. К верхней плоскости кронштейна приварен опорный фланец, к которому эжектор крепится болтами.

ВАРИАНТЫ УСТАНОВКИ ЭЖЕКТОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОЛУ [ПС] Установка эжектора на полу представляет собой четырехопорную сварную раму, прикрепленную к фундаменту пола. К опорному фланцу рамы эжектор крепится болтами. Высотные отметки фундамента должны быть выполнены так, чтобы верхний торец эжектора находился над кровлей не ниже 1, 5 м.

КОНТРОЛЬ УСТАНОВКИ. ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЖЕКТОРОВ КОНТРОЛЬ УСТАНОВКИ ЭЖЕКТОРОВ До начала монтажа д/б осуществлены осмотр эжекторов и выверка места их установки в соответствии с проектной документацией. При обнаружении повреждений, дефектов, некомплектности поставки эжекторов их ввод в эксплуатацию не допускается. Сдавать в эксплуатацию эжектора следует после окончания предпусковых испытаний и оформления акта приёмки и другой документации в соответствии с правилами испытаний и приемки в эксплуатацию вент. систем. ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЖЕКТОРОВ Д/б выполнено в соответствии с требованиями ПУЭ-76. Сопротивление между заземляющим болтом и каждой доступной прикосновению конструкции металлической токоведущей частью изделия не должно превышать 0, 1 Ом по ГОСТ 12. 2. 007. 0 -75. Воздуховоды со стороны нагнетания и со стороны всасывания д/б присоединены с обеспечением герметичности и должны составлять замкнутую электрическую сеть.

ПОДБОР ЭЖЕКТОРОВ ТИПОВЫЕ ЭЖЕКТОРЫ РАСЧЕТНЫЕ ЭЖЕКТОРЫ Если типовые эжекторы не могут быть применены для заданных условий, то расчет рекомендуется производить по методу П. М. Каменева в определенной последовательности. *Данный расчет можно посмотреть в «справочнике проектировщика» под редакцией Староверова.

ЭЖЕКТОРЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ АВАРИЙНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ОСОБЕННОСТИ v Производительность установленных эжекторов должна быть не менее 8 крат. v Вытяжные устройства необходимо размещать в зоне: рабочей-при поступлении газов и паров плотностью более плотности воздуха в рабочей зоне. верхней-при поступлении газов и паров с меньшей плотностью. v Для возмещения расхода воздуха, удаляемого аварийной вентиляцией, специальных приточных систем предусматривать не следует. v Низкий КПД эжекторов в условиях аварийной вентиляции теряет свое значение, так как она работает периодически и кратковременно.

ЭЖЕКТОРЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ АВАРИЙНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Подвод удаляемого воздуха целесообразно делать соосно с эжектором [а]: в этом случае используется начальная скорость эжектируемого воздуха и эффективность эжектора повышается. Но иногда подвод эжектируемого воздуха приходится делать сбоку [б] (по конструктивным соображениям). При этом начальная скорость удаляемого воздуха не используется и принимается равной нулю.

ЭЖЕКТОРЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ АВАРИЙНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ РАСЧЕТ ЭЖЕКТОРОВ ДЛЯ АВАРИЙНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ