Местные отсосы
Лекция№4 Местные отсосы
План
4.1 Вытяжные зонты
4.2 Зонты — козырьки
4.3 Комбинированные зонты
4.1 Вытяжные зонты
Вытяжными зонтами называют местные отсосы, имеющие форму усеченных конусов или пирамид и располагающиеся над тепловыми источниками на некоторых расстояниях от них. Вытяжные зонты используют для улавливания теплоты и вредных веществ от теплоисточников, когда более полное укрытие последних невозможно по условиям производства.
Для зонтов характерно наличие пространства между источником и приемником вредных выделений, незащищенного от воздействия воздушных потоков помещения. По этой причине воздух помещения свободно подтекает к источнику и может отклонить поток удаляемых вредных выделений от зонта. В связи с этим зонты требуют значительно большего расхода воздуха, чем другие местные отсосы.
Для предупреждения выбивания вредностей необходимо располагать зонт возможно ближе к источнику. Вытяжные зонты могут быть одиночными и групповыми (рис. II.2).
Рекомендуемые материалы
 |  | ||
а) б) в)
 |
Рис.II. 2. Схема вытяжных зонтов.
а) зонт простой индивидуальный; б) зонт активизированный поддувом воздуха; в) групповой зонт.
Зонты могут устраиваться как с естественной, так и с механической вытяжкой. Применять зонты рекомендуется при небольшой подвижности воздуха в помещении (
). Зонты устанавливаются на высоте 1,7-1,9 м над полом.
Эффективность работы зонта обеспечивается созданием достаточной скорости всасывания 
увлекающей вредности и предупреждающей поперечный унос.
Если зонт открыт со всех сторон, то = 1,1-1,2 м/с, если открыт с трех сторон, то = 0,9-1,1 м/с, с двух сторон = 0,75-0,9 м/с, с одной стороны =0,5-0,75 м/с.
Зонт следует делать с центральным углом раскрытия не более 600; при больших углах резко увеличивается площадь, занятая вихревыми зонтами у острых кромок, и соответственно уменьшается ”эффективно всасывающая площадь” приемного отверстия. При больших углах раскрытия зонта достичь эффективного всасывания по всей его площади можно путем устройства уступа (рис.II. 3).
Рекомендуемые размеры
D1 = 0.8D; h = (0.12-0.15) D.
Рис.II.3. вытяжной зонт с уступом по периметру.
По форме сечения зонты могут быть прямоугольные и круглые; по способу установки — стационарные и поворотные.
Размеры приемного отверстия зонта над круглым или прямоугольным (а/в<2) источником (рис.II.4) рекомендуется принимать следующими:
; 
;
где 
(4.1).
Для прямоугольного источника вместо 
следует принимать эквивалентный по площади диаметр
Осевая скорость в конвективном потоке на уровне всасывания, м/с
. (4.2)
|
|
Рис.II.4. Вытяжной зонт над теплоисточником.
Если проектируется зонт над вытянутым источником (
), то
; (4.3)
. (4.4)
Использование вытяжных зонтов рационально при значениях комплекса 
.
При 
необходимый расход удаляемого воздуха резко возрастает и применение зонтов становится нецелесообразным.
Полная высота зонта, м
, (4.5)
где 
— диаметр вытяжной трубы, м; 
— высота борта зонта ; 
м.
При рекомендованных выше размерах зонтов, входящих в формулу (3.1) коэффициент Кп = 1,а характерные расходы и коэффициенты вычисляются следующим образом:
— для круглых и прямоугольных источников
; (4.6)
— для вытянутых источников
. (4.7)
4.2 Зонты — козырьки
Зонты — козырьки (рис.II.5) устанавливают над входными отверстиями печей, сушил и другого подобного им оборудования для удаления выбивающихся газов в момент загрузки и выгрузки технологического оборудования. При расчете количества воздуха, удаляемого зонтом — козырьком, необходимо учитывать вид и режим работы технологического оборудования. Для пламенных печей и сушил, работающих на твердом, жидком или газообразном топливе, основной предпосылкой является то, что печь или сушило работают с избыточным давлением, под влиянием которого газ вбивается из печи по всей высоте загрузочного отверстия. При расчете зонта — козырька
 |
определяют размеры приемного отверстия зонта и массовый расход удаляемой смеси продуктов сгорания и воздуха помещения.
Расчет выполняют в следующей последовательности:
Рис.II.5. Зонт – козырек у щелевого отверстия при выпуске из него продуктов сгорания.
1. Определяют среднее давление 
, Па, в печи перед отверстием
, (4.8)
т.е. 2/3 высоты печного отверстия работает на вытяжку.
2. Определяют среднюю скорость 
, м/с выхода газов из печи при избыточном давлении
, (4.9)
где, 
— коэффициент расхода загрузочного отверстия, принимаемый равным 0,65.
3. По скорости выхода газов из печи, размерам печного отверстия и температуре газов в печи определяют критерий Архимеда:
, (4.10)
где, 
(здесь F и S — соответственно площадь и периметр печного отверстия) ; Тп и Тв — абсолютная температура соответственно газов в печи и воздуха в помещении, К.
4. Определяют расстояние х, м на котором искривленная ось струи пересечется с плоскостью приемного отверстия зонта — козырька.
, откуда 
, (4.11)
где, т — коэффициент изменения скорость, который для данного случая истечения струи может быть принят равным 4; у — расстояние до оси струи от плоскости всасывающего отверстия, м.
5. Определяют ширину вытекающего из печи газового потока на расстоянии х
, (4.12)
где во — ширина печного отверстия.
6. Ширина зонта принимается на 200 мм больше ширины печного отверстия, а вынос зонта должен быть не меньше l
вх
l = х + 0,5вх (4.13);
7. определяют массовый расход газов Gг, кг/ч, выбивающихся из печи 
; (4.14)
8. Определяют массовый расход воздуха Gв , кг/ч, удаляемого через зонт из помещения
, (4.15)
где, tсм — температура смеси продуктов сгорания и воздуха, принимаемая в зависимости от способа удаления смеси за пределы цеха: при естественной вытяжке tсм = 200 0С, а при механической tсм = 160 0С.
4.3. Комбинированные зонты
Такие зонты применяют у печей, работающих на органическом топливе, т.е. когда требуется удаление из печей продуктов сгорания.
Конструктивно у печей предусмотрено отверстие для постоянного отвода продуктов сгорания, и дверца, открывающаяся на период загрузки и выгрузки деталей из печи (рис.II.6).
Количество продуктов сгорания и их температура принимается по технологическим данным, либо определяется расчетом (по формулам горения или приближенным эмпирическим).
Так, используя эмпирическую (приближенную) формулу, получим
Рис. II.6 Комбинированный зонт
, (нм3/м3), (4.16)
где Qнр > 4000 ккал/м3 — низшая теплота сгорания.
Тогда объем продуктов сгорания
Lп = L/пBГ, м3/ч, (4.17)
где BГ — расход газа в печи, м3/ч.
Температуру продуктов сгорания, оС, можно приближенно рассчитать по формуле
, (4.18)
где, Сп — удельная объемная теплоемкость сгорания; К — пирометрический коэффициент печи, К 
0,8.
При наличии в конструкции нагревательной печи рекуператора температура продуктов сгорания, поступающих в комбинированный зонт, должна приниматься по технологическим данным, обычно на 300-400 оС ниже начальной температуры продуктов сгорания.
Удаляемая через зонт смесь газов и воздуха может выбрасываться в атмосферу системами естественной и механической вентиляции. Предпочтение обычно отдается естественной вентиляции как наиболее экономичной.
При удалении смеси газов и воздуха системами с естественным побуждением температура ее не должна превышать 300 оС, а при удалении с помощью вентиляторов, без водяного охлаждения принимается из условия их надежной работы не более 80 оС.
Достижение требуемой температуры обеспечивается увеличением объема воздуха, подсасываемого зонтом из рабочей зоны.
Массовый расход смеси можно определить по формуле:
, (4.19)
где, Вт — расход топлива, кг/ч; 
— коэффициент, учитывающий неполноту сгорания топлива ( 
); Qм ,Qокр — потери тепла с нагретым металлом и в окружающую среду.
Вт
,
Вт.
Ещё посмотрите лекцию "47 Асимметрия информации" по этой теме.
Количество газов, выделяющихся при сжигании топлива определяют по формуле
, (4.20)
где 
— удельный расход воздуха, м3/кг; 
— коэффициент избытка воздуха в топке; 
— плотность воздуха, кг/м3.
Количество подсасываемого из помещения воздуха
Gв = Gсм - GF . (4.21)
Расчет габаритных размеров комбинированных зонтов аналогичен расчету зонтов-козырьков.
