Расчет местных отсосов различного типа
Лекция№5. Расчет местных отсосов различного типа
План
5.1. Вытяжные шкафы.
5.2. Боковые отсосы.
5.3. Бортовые отсосы
5.4. Расчет бортовых отсосов.
5.5. Кольцевые отсосы.
5.1. Вытяжные шкафы
Рекомендуемые материалы
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.II.7).
Рис.II. 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.II 8) с верхним (а), нижним (б) и комбинированным (в) удалением воздуха через компактные или щелевые воздухоприемные отверстия.
а) б) в)
Рис.II. 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
, (5.1)
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.
5.2. Боковые отсосы
Боковые отсосы (рис.II. 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. II. 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 (3.1), значение коэффициента КП для различных конструктивных схем отсосов вычисляются по формулам:
— отсос в стенке или с широким фланцем (см. рис. II.9, а)
) , (5.2)
где 
; D и d — диаметры (эквивалентные) отсоса и источника, м;
s — параметр, имеющий размерность длины и вычисляемый по формуле:
; (5.3)
— отсос без фланца (см. рис II.9, б)
; (5.4)
— отсос с экраном (см. рис II.9, в)
; (5.5)
— наклонный отсос (см. рис ll.9, г)
; (5.6)
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 (5.6) следует уменьшить в 1,6 раза.
Для всех конструктивных схем боковых отсосов характерный расход Lo и Кв, входящие в уравнение (1), рассчитываются по формулам:
, (5.7)
. (5.8)
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.
5.3. 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. II.10, а), когда щели расположены в вертикальной плоскости, и опрокинутым (рис II.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.ll.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.
5.4. 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
, (5.9)
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 II.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
, (5.10)
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
, (5.11)
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:
— при однобортовых отсосах
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.II.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. II.11, а, б, в, г)
, (5.12)
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. II. 11, д,е)
, (5.13)
где К1 = 1 для однобортового и К1 = 0,7 для двухбортового отсосов.
Значение коэффициента КТ для отсосов без передувки принимают по таблицам4 для отсосов с передувкой во всех случаях КТ = 1.
Расход воздуха на передувку,м3/ч
. (5.14)
5.5. Кольцевые отсосы
Кольцевой бортовой отсос представляет собой щелевой воздухоприемник, расположенный по периметру круглой ванны, печи.
Кольцевые отсосы устраиваются по схемам, приведенным на рис.II.12.
Рис. II.11. Кольцевые отсосы.
а — обычный; б — заглубленный; в — с экраном.
Пир 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;
Обратите внимание на лекцию "Психологические особенности в пожилом и старческом возрасте".
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
. (5.15)
Значение коэффициента Кп определяется по графику. Коэффициент Кв определяется по формуле
. (5.16)
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.
