Расчет местных отсосов различного типа
Лекция №23. Расчет местных отсосов различного типа
План
23.1. Вытяжные шкафы.
23.2. Боковые отсосы.
23.3. Бортовые отсосы
23.4. Расчет бортовых отсосов.
23.5. Кольцевые отсосы.
23.1. Вытяжные шкафы
Вытяжные шкафы представляют собой укрытия с рабочим проемом для наблюдения за технологическим процессом и для его проведения.
Вредные выделения вместе с воздухом могут удаляться из него естественной или механической вытяжкой. Для предотвращения выбивания вредных выделений из шкафа уровень нулевых давлений (нейтральная линия) в нем должен располагаться не ниже верхней кромки проема (рис.Х.7).
Рис.Х. 7. Вытяжной шкаф с естественной вытяжкой.
1 - уровень нулевых давлений; 2 - эпюра распределения.
Для вытяжки из шкафа избытков тепла или других вредных выделений естественным путем необходимо наличие подъемной силы за счет разности температур Т2 - Т1 .
Кроме того, удаляемый поток должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.
Различают шкафы (рис.Х 8) с верхним (а), нижним (б) и комбинированным (в) удалением воздуха через компактные или щелевые воздухоприемные отверстия.
а) б) в)
Рис.Х. 8. Укрытия шкафного типа.
Шкафы с верхним отсосом применяются для улавливания восходящего потока (например теплового), обладающего значительной подъемной силой.
Шкафы с нижним отсосом применяются в случае выделения пыли и тяжелых газов без повышения температуры в шкафу.
Шкафы с комбинированным отсосом могут применяться при совместном выделении разнородных вредностей, например тепла и тяжелых газов или пыли.
Расход воздуха, удаляемого от шкафного укрытия при отсутствии в нем источника тепловыделений, определяют по формуле (4.2), при этом скорость всасывания принимается в пределах от 0,3 до 1,5 м/с, в зависимости от операции, выполняемой в укрытии.
При наличии в укрытии источника тепловыделений расход воздуха проверяется по формуле
, (23.1)
где, Н и F — высота, м, и площадь рабочего проема, м2; Q — тепловыделения в укрытии, идущее на нагревание воздуха в нем, Вт (принимается равным 50-70 % полной теплопроизводительности источника).
В расчет принимают большее значение Lотс.
Если величину открывания рабочего проема установить невозможно, то расход определяют по условным площадям проемов, принимаемых 0,2 м2 на 1м длины вытяжного шкафа и скоростям:
ПДК > 10 мг/м3 = 0,5 м/с; ПДК = 0,1-10мг/м3 = 0,7 м/с;
ПДК < 0,1 мг/м3 = 1 м/с; при работе, связанной с выделением аэрозолей = 1,2-1,5 м/с.
Из нижней зоны следует отсасывать, как правило, 2/3 общего расхода воздуха, из верхней — 1/3.
Аэродинамический расчет вытяжных шкафов состоит в определении потерь давления, сечений втяжной трубы при удалении воздуха.
23.2. Боковые отсосы
Боковые отсосы (рис.Х. 9) используют в тех случаях, когда устройство зонтов невозможно из-за технологических ограничений или же нецелесообразно из-за большого расхода удаляемого воздуха. Они находят широкое применение на горячих процессах, например при выбивке опок, когда конвективная струя увлекает выделяющиеся газы, пары и высокодисперсную пыль и разносит их по помещению. В этих случаях для улавливания вредностей приходится улавливать конвективную струю. При выборе схемы отсоса предпочтение следует отдавать отсосам с меньшим углом несоосности , как наиболее экономичным по расходу удаляемого воздуха. Всасывающее отверстие выполняется прямоугольным. Длина его А равна длине (диаметру) источника, а высота В = (0,5-1)(хо + в/2). Наличие по периметру всасывающего отверстия ограничивающей плоскости (или широкого фланца), улучшает условия работы отсоса. Если ширина фланца hф < B, то его влияние можно не учитывать.
Рис. Х. 9. Боковые отсосы.
а) отсос в стенке или с широким фланцем; б) отсос без фланцев;
в) отсос с экраном; г) наклонный отсос.
Расход воздуха определяется по формуле (21.1), значение коэффициента КП для различных конструктивных схем отсосов вычисляются по формулам:
- отсос в стенке или с широким фланцем (см. рис. IХ.9, а)
) , (23.2)
где ; D и d — диаметры (эквивалентные) отсоса и источника, м; s — параметр, имеющий размерность длины и вычисляемый по формуле:
; (23.3)
- отсос без фланца (см. рис II.9, б)
; (23.4)
- отсос с экраном (см. рис II.9, в)
; (23.5)
- наклонный отсос (см. рис ll.9, г)
; (23.6)
Угол измеряется в радианах. Для отсосов круглой формы следует считать, что В/А = 1. Если наклонный отсос имеет фланец шириной более 0,5В, то значение КП , вычисленное по формуле (27.6) следует уменьшить в 1,6 раза.
Для всех конструктивных схем боковых отсосов характерный расход Lo и Кв, входящие в уравнение (25.1), рассчитываются по формулам:
, (23.7)
. (23.8)
При производстве сварочных работ и при других технологических процессах применяются наклонные боковые отсосы в виде панелей равномерного всасывания. При сварке электродами с качественным покрытием расход воздуха на 1м2 габаритного сечение панели составляет 3300м3/ч при расположении панели у стен и 5000-7000м3/ч при расположении вдали от стены.
23.3. Бортовые отсосы
Для удаления вредных газовых выделений с поверхности ванн при травлении или гальванизации наилучшими являются бортовые отсосы. Различают однобортовые отсосы, когда щель отсоса расположена вдоль одной из длинных сторон ванны, двухбортовые, когда щели расположены у двух противоположных сторон, и угловые — при расположении щелей у двух соседних сторон.
Бортовой отсос называют простым (рис. Х.10, а), когда щели расположены в вертикальной плоскости, и опрокинутым (рис Х.10,б), когда щели расположены горизонтально в плоскости, параллельной зеркалу ванны. Простые отсосы применяют при высоком уровне раствора в ванне, когда Н = 80-150мм; при Н = 150-300мм и более применяют опрокинутые отсосы требующие значительно меньшего расхода воздуха.
Рис.X.10. Бортовые отсосы от ванн
а — простой; б — опрокинутый; в — с передувкой.
Расход воздуха тем больше, чем больше ширина ванны В, выше температура раствора и чем ближе к поверхности раствора необходимо прижать поток.
Однобортовые отсосы применяют при ширине ванны до 600 мм; при ширине ванны 0,6-1,5 м применяют двухбортовые отсосы и при ширине > 1,5 м- отсосы с передувкой.
23.4. Расчет бортовых отсосов
Расчет бортовых отсосов заключается в определении геометрических размеров и расходов воздуха, обеспечивающих удаление вредностей, выделяющихся с поверхности растворов.
Известны несколько инженерных методов расчета: метод И.Л. Виварелли; метод М.М. Баранова и метод института Проектпромвентиляция.
Расчет бортовых отсосов по методу И. Л. Виварелли.
Расчет бортового отсоса состоит в определении количества воздуха, отсасываемого от него. При этом имеется в виду, что частицы восходящего от зеркала ванны потока должны замыкаться на щель отсоса, т.е. удаляться системой вентиляции и не попадать в помещение, где расположены ванны.
Объемный расход воздуха L, м3/ч, отсасываемого от горячих ванн, может быть определен по формуле
, (23.9)
где Кз — коэффициент заноса, равный 1,5-1,75; для ванн с особо вредными растворами Кз = 1,75-2,0; КТ — коэффициент для учета подсоса воздуха с торцов ванны, зависящий от отношения ширины ванны В к ее длине l; для однобортового простого отсоса , для двухбортового , при наличии сдува КТ =1; Б — безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0,35, а для двухбортового 0,5; — угол между границами всасывающего факела, рад; Тв и Тпом — абсолютные температуры соответственно жидкости в ванне и воздуха в помещении, К.
Бортовой отсос с передувкой (рис Х.10,в) представляет собой простой однобортовый отсос, активизированный поддувом при помощи плоской струи, направленной из воздуховода с противоположной стороны ванны. Чтобы передувка была эффективной, расход воздуха, удаляемого отсосом, должен соответствовать сумме начального воздуха и того расхода, который присоединиться к струе на пути к щели отсоса.
Объемный расход воздуха на сдув Lсд, м3/ч, определяется по формуле
, (23.10)
где К — коэффициент, зависящий от температуры tв раствора в ванне; В — ширина зеркала ванны, м; l — длина зеркала ванны, м.
Щель сдува необходимо сделать высотой не менее 5-7 мм, а начальную скорость сдува принимать 10-12м/с.
Высота щели сдува, м:
hсд = 0,013B.
Средняя скорость сдува определяется по формуле
,
и должна приниматься не более 12 м/с.
Расчет бортовых отсосов по методу М.М. Баранова.
Расчет производится с помощью графиков, составленных на основании экспериментальных исследований простого и опрокинутого, одно- и двухбортовых отсосов.
Объемный расход воздуха L, м3/ч, удаляемого бортовыми отсосами всех видов, может быть определен по формуле
, (23.11)
где q —удельный расход воздуха, м3/ч на 1м длины ванной; l — длина ванны, м; Кн — поправочный коэффициент на глубину уровня раствора в ванне Н; — поправочный коэффициент на скорость движения воздуха в помещении.
Для опрокинутых отсосов расчетную ширину ванны принимаю меньше фактической на ширину щелей:
В/ = В - в;
— при двухбортовых отсосах
В// = В - 2в;
Ширину (высоту) щели отсюда по конструктивным и технологическим соображениям принимают равной 0,1В, но не менее 50мм.
Для всех ванн с низкими температурами разность t = tв - tпом следует принимать не менее 10 оС. В целях экономии расхода воздуха на отсос глубину уровня раствора Н для одно- и двухбортовых опрокинутых и однобортовых простых отсосов необходимо принимать не более 120-200мм, для двухбортовых простых отсосов не более 80-100мм.
Расчет бортовых отсосов по методу института
Проектпромвентиляция.
Рис.Х.11. Бортовые отсосы от ванн
а и б — опрокинутые двухбортовой и однобортовой;
в и г— обычные двухбортовой и однобортовой;
д и е — отсосы с передувкой двухбортовой и однобортовой.
Расчет воздуха, м3/ч, для бортовых отсосов вычисляется по формулам:
- для отсосов без передувки (см рис. IХ.11, а, б, в, г)
, (23.12)
где вр — расчетная ширина ванны, м; hр — расчетное заглубление зеркала жидкости, м; t = tп - tв — разность температур поверхности жидкости и воздуха в помещении, оС; К1 —коэффициент, значение которого равно 1 для двухбортового и 1,8 для однобортового отсосов; К2 — коэффициент, учитывающий наличие воздушного перемешивания жидкости (К2 =1,2);К3 — коэффициент, учитывающий укрытие зеркала жидкости плавающими телами (К3 = 0,75); К4 — коэффициент, учитывающий укрытие зеркала жидкости пенным слоем путем введения добавок ПАВ (К4 = 0,5);
- для отсосов с передувкой (см. рис. Х. 11, д,е)
, (23.13)
где К1 = 1 для однобортового и К1 = 0,7 для двухбортового отсосов.
Значение коэффициента КТ для отсосов без передувки принимают по таблицам справочников, для отсосов с передувкой во всех случаях КТ = 1.
Расход воздуха на передувку,м3/ч
. (23.14)
23.5. Кольцевые отсосы
Кольцевой бортовой отсос представляет собой щелевой воздухоприемник, расположенный по периметру круглой ванны, печи.
Кольцевые отсосы устраиваются по схемам, приведенным на рис.Х.12.
Рис. Х.11. Кольцевые отсосы.
а — обычный; б — заглубленный; в — с экраном.
При одинаковом размере отсасывающей щели отсосы заглубленные и снабженные экраном обеспечивают улавливание вредных выделений при меньших расходах удаляемого воздуха по сравнению с обычными отсосами.
При одинаковом конструктивном вертикальном габарите Г (Г = В;
Г = В + hз , Г = В +hэ) все три типа отсосов равноценны по расходу удаляемого воздуха. Увеличение вертикального габарита позволяет уменьшить расход удаляемого воздуха.
Расход удаляемого воздуха для всех конструктивных схем отсосов определяется по формуле(1), где
. (23.15)
Значение коэффициента Кп определяется по графику. Коэффициент Кв определяется по формуле
. (23.16)
При относительной неравномерности всасывания необходимо увеличивать расчетный расход удаляемого воздуха на 20%, при , поправка на расчетный расход не вводится ( — максимальное отклонение от средней скорости всасывания в щели, м/с; -средняя скорость всасывания в щели, м/с.). Приведенные данные пригодны без введения дополнительных поправок и для случаев, когда отсос представляет собой незамкнутый кольцевой воздухоприемник из одного или двух элементов с углом охвата источника на менее 270о.
Расчет местных отсосов различного типа