Вентиляция промышленных зданий

А.Г. Кочев

Вентиляция

Вентиляция промышленных зданий

Утверждено редакционно-издательским

советом университета в качестве

учебного пособия

 

Нижний Новгород – 2007

 

ББК 38.762.2

К 55

 

 

Кочев А.Г. Вентиляция. Вентиляция промышленных зданий [текст]: учебное пособие / А.Г. Кочев; Нижегород гос. архит.-строит. ун-т. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2007. – 84 с.

ISBN 978-5-87941-484-4

 

В учебном пособии рассматриваются основные положения по созданию и поддержанию требуемых параметров микроклимата и конструированию систем вентиляции в производственных помещениях. Приведены сведения по расчетам вентиляционного оборудования и воздухообменов в различных по назначению цехах и помещениях. Изложен порядок аэродинамических расчетов и подбора вентиляторов для различных видов систем вентиляции, аспирации и пневмотранспорта, даны зависимости по расчету тепловых и воздушных балансов помещений.

 

 

ББК 38.762.2

 

ISBN 978-5-87941-484-4

 

 

© Кочев А.Г., 2007

© ННГАСУ, 2007

ВВЕДЕНИЕ

 

Системы вентиляции промышленных зданий по отношению к системам гражданских зданий и административно-бытовых корпусов имеют следующие отличительные особенности: значительно большие расходы воздуха; большие скорости движения воздуха в воздуховодах; большие площади поперечных сечений воздуховодов; в промышленных цехах по особым требованиям конструируются системы аспирации и пневмотранспорта; используются в основном воздуховоды круглого сечения; имеется большое количество общеобменных и местных приточно-вытяжных систем. Определение воздухообменов производится по доминирующим видам вредных выделений в производственных помещениях и цехах (по теплоте, водяным парам, вредным газам и парам с учетом их совместного действия на организм человека).

Проектирование и монтаж систем промышленной вентиляция отличается специфическими требованиями к их конструированию, которые зависят от технологических особенностей производственных процессов, выполняемых на участках и в цехах.

Характерным для обеспечения требуемых параметров микроклимата в производственных цехах является одновременная работа общеобменных и местных приточно-вытяжных систем.

Высокая концентрация вредных компонентов в удаляемом воздухе местными вытяжными системами предполагает его очистку в специальном оборудовании перед выбросом в атмосферу.

Расчёт и подбор очищающего оборудования производится по специальным методикам, приведённым в нормативно-справочной документации, для соответствующих видов производств.

Местные системы вентиляции и кондиционирования воздуха компонуются в системы по технологическим линиям производства, по одновременности действия оборудования, по видам вредных выделений и по оптимальным расходам воздуха.ных в нормативно-справочной дия производится по методикам оизводственных

Требования, предъявляемые к воздухообмену в производственных помещениях

 

1. Приточные струи не должны пересекать траекторию факела местных отсосов.

2. Запрещается устанавливать воздухораспределители над технологическим оборудованием и технологическими линиями.

3. Воздуховоды приточных систем должны размещаться в местах, не мешающих технологическому производству.

4. Воздухораспределители следует располагать над рабочими местами и проездами для обеспечения в рабочей зоне требуемых метеоусловий таким образом, чтобы была минимальная траектория от воздухораспределителя до зоны дыхания человека.

5. Тип воздухораспределительных устройств определяется видом технологических операций и особенностями производства в помещении.

Концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом местными вытяжными системами, превышает концентрацию этих веществ в воздухе, удаляемом общеобменными системами, поэтому эффективность местных вытяжных систем по удалению вредностей выше, чем у общеобменных. Общеобменные системы для достижения того же эффекта должны иметь значительно большие расходы, поэтому местные вытяжные системы не являются климатическими, они являются технологическими системами вентиляции.

 

Требования, предъявляемые местным отсосам

К местным отсосам предъявляются санитарно-гигиенические и технологические требования.

Санитарно-гигиенические требования – требования, определяющие необходимость полного улавливания местным отсосом выделяющихся вредных веществ и исключения попадания их в зону дыхания человека для поддержания в рабочей зоне требуемых климатических условий.

Технологические требования:

1) местный отсос должен полностью укрывать место образования вредных веществ и иметь минимальный технологический проем (рабочий проем) для обслуживания процессов;

2) местный отсос должен располагаться в местах, обеспечивающих максимальную производительность труда и безопасность технологических процессов;

3) местные отсосы должны иметь минимальные аэродинамические сопротивления;

4) направление удаления вредных веществ должно совпадать с направлением действия сил инерции вредных веществ;

5) местные отсосы должны изготавливаться индустриальными методами и легко демонтироваться.

Вытяжные шкафы

Вытяжные шкафы – полуоткрытые местные отсосы, предназначенные для проведения технологических процессов в лабораторных условиях.

Разрежение, создаваемое в шкафу, должно быть таким, чтобы нулевое значение эпюры разрежения находилось ниже нижнего края рабочего проема.

Удаление воздуха из шкафа может осуществляться гравитационным или механическим способом. Это определяется видом технологических операций, физико-химическими свойствами и температурой продуктов обработки.

Данный вытяжной шкаф называется простым вытяжным шкафом (рис. 14), так как у него отсутствует регулировка расходов воздуха из нижней и верхней зоны.

Вытяжной шкаф, у которого имеется регулировка расходов из верхней и нижней зон, называется комбинированным. Регулировка расходов производится за счет установки экрана (рис. 15).

На рис. 15 цифрами обозначены: 1 – корпус вытяжного шкафа; 2 – рабочий проем; 3 – активная зона (зона проведения); 4 – вытяжная шахта; 5 – экран.

Количество воздуха L_ух, удаляемого от вытяжных шкафов, определяется токсичностью образующихся вредных веществ и температурой внутри вытяжного шкафа. Так, при эндотермических реакциях (с поглощением теплоты) расход удаляемого воздуха определяется по допустимой скорости в рабочем проеме:

L_ух = υ_доп · F_пр · 3600. (28)

 

 

 

Рис. 14 Рис. 15

Значение допустимой скорости приводится в справочной литературе в зависимости от токсичности вредных веществ, υ_доп = 0,2÷1,5 м/с.

При экзотермических реакциях в вытяжном шкафу расход удаляемого воздуха L_ух определяется в зависимости от теплоты, выделяемой в результате реакции и геометрических характеристик шкафа по следующему эмпирическому выражению:

, (29)

где h – высота рабочего проема, м;

Q – явная теплота, выделяющаяся в результате реакции, Вт;

F_пр – площадь рабочего проема, м².

В шкафах с экзотермическими реакциями удаление воздуха осуществляется в основном гравитационным способом. Этот расход воздуха будет удаляться за счет располагаемого давления:

Р_р = Н · (γ_в – γ_шк), (30)

где Н – вертикальное расстояние от центра рабочего проема до среза вытяжной шахты, м;

γ_в, γ_шк – удельные веса воздуха в районе шкафа и внутри шкафа, Н/м³,

. (31)

Потери давления при движении воздуха от центра рабочего проема до среза вытяжной шахты определяются методом динамических давлений:

. (32)

Потери энергии определяются как доля от динамического давления:

, (33)

где ξ_п – приведенный коэффициент местного сопротивления, который определяется по выражению (33), зависит от коэффициентов местного сопротивления на тракте от входа в шкаф до среза шахты и линейных потерь по высоте шахты;

υ – скорость в вытяжной шахте, м/с;

ρ_шк – плотность воздуха в шкафу, кг/м³.

Приравняв выражения (30) и (32), определяем высоту вытяжной шахты, при которой будет обеспечиваться расход L_ух.

,

, (34)

т.е. высота вытяжной шахты определяется в зависимости от суммы коэффициентов местных сопротивлений, перепада удельных весов, диаметра шахты, шероховатости и аэродинамических характеристик.

 

От вытяжных шкафов

 

1. Определяют расход воздуха, который необходимо удалить от вытяжного шкафа:

.

2. Рассчитывают температуру воздуха в шкафу, °С:

. (35)

Плотность воздуха в шкафу ρ_шк принимается с последующим уточнением.

3. Вычисляют удельные веса воздуха γ_в и γ_шк по зависимости (31) и плотность воздуха в вытяжном шкафу ρ_шк.

4. Находят значение скорости в шахте, задавшись диаметром или эквивалентным диаметром, если шахта имеет прямоугольное сечение. Значение скорости должно быть в пределах υ = 1,5÷2,5 м/с.

. (36)

5. Определяют динамическое давление .

6. Рассчитывают перепад удельных весов ∆γ и λ_тр:

.

7. По выражению (34) находят высоту Н.

8. Определяют располагаемое давление Р_р по формуле (30).

9. Вычисляют суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений Σξ и приведенный коэффициент местного сопротивления ξ_п по зависимости (33).

10. Рассчитывают потери давления ∆Р по выражению (32).

11. Производят сравнительный анализ. При выполнении условия

Р_р ≥ ∆Р (37)

проверяют размер вытяжной шахты Н, является ли он приемлемым для монтажа (2 м от уровня верхней точки кровли). Если высота Н соответствует требованиям и выполняется условие (37), то такой шкаф оборудуют гравитационной системой. Если не выполняется условие (37) или высота не приемлема для монтажа, то в таких случаях шкаф оборудуется механической системой вентиляции.

У холодных шкафов (с эндотермическими реакциями) проектируются только механические системы вентиляции, и значение допустимой скорости в рабочем проеме находится в интервале от 0,2 до 1,5 м/с.

ОКРАСОЧНЫХ ЦЕХОВ

 

В окрасочных цехах существуют следующие категории помещений по взрывопожароопасности: категории А, Б, В, Г, Д. Наиболее распространенными видами местных отсосов в окрасочных цехах являются вытяжные вентиляционные камеры. Конструкция вытяжных вентиляционных камер зависит от способа окрашивания изделия или от способа нанесения на его поверхность различных составов.

В настоящее время существуют следующие способы окрашивания изделий:

- пневмораспыление;

- струйный облив;

- окрашивание кистями или валиками;

- окунание;

- электроосаждение.

Кожухи-воздухоприемники

 

Кожухи-воздухоприемники – открытые местные отсосы, удаляющие воздух с примесями от шлифовального, полировального, обдирочного и заточного оборудования.

Количество воздуха, удаляемого местными отсосами, определяется физико-химическими свойствами частиц отходов.

Факел местного отсоса должен полностью улавливать частицы отходов и удалять их за пределы оборудования.

Так как кожухи-воздухоприёмники, помимо укрытия режущего элемента, защищают человека от травм, то их часто называют пылезащитными кожухами.

Аэродинамические характеристики шлифовального и полировального оборудования (рис. 28):

 

υ_вх = 14÷18 м/с, ξ = 1,5.

 

 

Рис. 28

Аэродинамические характеристики заточного и обдирочного оборудования (рис. 29):

 

υ_вх = 17÷21 м/с, ξ = 3,0.

 

Рис. 29

Данные характеристики приведены в справочной литературе в зависимости от физико-химических свойств отходов и конструкции местного отсоса.

Расход удаляемого воздуха определяется по выражению:

L = υ_вх · F · 3600,

где F – площадь поперечного сечения присоединенного патрубка;

υ_вх – скорость в ответвлении местной системы в характерной точке (ось присоединения патрубка местного отсоса).

Для определения ориентировочных значений расходов в справочной литературе приведены зависимости от диаметра абразивных или полировальных кругов.

Для абразивных кругов:

L = 2d при d ≤ 250 мм;

L = 1,8d при d = 250÷600 мм;

L = 1,6d при d > 600 мм.

Для полировальных кругов:

L = 6d при матерчатом круге;

L = 4d при войлочном круге.

Часто у технологического оборудования механосборочных цехов пылезащитные кожухи имеют форму воронки. Такие кожухи-воздухоприёмники называются кожухами-воронками (рис. 30).

Рис. 30

 

Расход воздуха, удаляемого от кожухов-воронок, рассчитывается на максимальную производительность технологического оборудования. Расход зависит от скорости воздуха на входе в воронку υ_к, скорости воздуха на выходе из нее υ_н и расстояния от воронки до места образования отходов l.

, (46)

где k_к – коэффициент, характеризирующий конструкцию (форму) воронки от соотношения ее сторон, для воронок круглой формы k_к = 7,7, прямоугольной – k_к = 9,1.

Данные приводятся в справочной литературе в зависимости от технологического оборудования, физико-химических свойств примесей и расположения воронки.

 

Вытяжные зонты

Вытяжной зонт – это открытый местный отсос, расположенный над технологическим оборудованием и удаляющий вредные газы и пары с плотностью меньше плотности воздуха.

Для эффективного улавливания вредных веществ зонт должен иметь плоский профиль скоростей на срезе. Такие зонты называются емкими. У них угол раскрытия граней 60° (рис. 31).

Над технологическим оборудованием помещения цеха имеется ограниченный свободный объем для размещения зонтов. Для размещения зонта над оборудованием его изготавливают с другими углами раскрытия граней (рис. 32).

 

 

Рис. 31 Рис. 32

У зонтов с углами раскрытия 90° имеется параболический профиль скоростей на срезе. Значение осевой скорости на 65% больше средней скорости в плоскости среза зонта υ_о = 1,65 υ_ср.

Расход воздуха, удаляемого зонтом, определяется по рекомендуемой скорости на срезе зонта и площади среза зонта:

L = υ_з · F_з · 3600.

В нормативно-справочной литературе скорость на срезе зонта приводится в зависимости от токсичности и формы зонта,

υ_з = 0,2÷1,5 м/с.

От зонтов, установленных над варочным оборудованием (варочные плиты, рис. 33), обращенным нагретой поверхностью вверх, расход удаляемого воздуха определяется в зависимости от площадей нагретой поверхности источника и среза зонта, от вертикального расстояния от нагретой поверхности до среза зонта и количества теплоты, выделяемой от нагретой поверхности:

(47)

 

 

 

Рис. 33

В справочной литературе для электрических плит =1,2÷1,5.

Электрических печей

Для электрических печей расход воздуха, удаляемого зонтами-козырьками, определяется по зависимости:

, (48)

то есть расход удаляемого воздуха определяется геометрическими размерами загрузочно-выгружного отверстия В и Н и комплексным показателем L'.

Комплексный показатель L' зависит от высоты и относительной температуры и рассчитывается по выражению:

, (49)

где n – отношение абсолютной температуры горячих газов в печи к абсолютной температуре воздуха в рабочей зоне:

. (50)

Температура горячих газов принимается равной температуре в камере печи.

Значение L' также определяется в справочной литературе по графику в зависимости от H и n (рис. 35).

Для зонтов-козырьков со шторками ширина принимается не менее ширины отверстия + 200 мм (с каждого края по 100 мм):

 

 

Рис. 35 b ≥ B + 200 мм. (51)

Для зонтов-козырьков без шторок ширина принимается не менее ширины отверстия, плюс 400 мм (с каждого края по 200 мм):

b ≥ B + 400 мм.

Вылет зонта-козырька должен быть не меньше высоты отверстия с запасом 20-25%:

l ≥ (1,2÷1,25) Н. (52)

 

ЦЕХОВ

В сборочно-сварочных цехах расход удаляемого воздуха зависит от особенностей сварочного процесса, от вида электродов или используемых газов на горение, а также от типа свариваемого металла.

Место проведение сварочных работ называется постом сварщика.

ПРОИЗВОДСТВ

Скорость витания

Если частицу отпустить, то она начинает падать с ускорением свободного падения g (рис. 42). За счет сопротивления воздуха (вязкая среда) движение частицы станет равномерным (υ = const, g = 0). В результате на частицу будет действовать сила тяжести и сила сопротивления среды.

Если частицу разместить в вертикальном восходящем потоке в канале, то при определенной скорости υ_с сила сопротивления среды станет равна силе тяжести частицы (рис. 43). В этом случае скорость движения частицы относительно стенок канала будет равна нулю, то есть частица будет витать.

Скорость, при которой частица витает, называется скоростью витания (движения) частицы, хотя это скорость восходящего воздушного потока в канале.

 

 

 

Рис. 42 Рис. 43

Спроецируем силы, действующие на частицу, на ось ОУ. При условии витания справедливо равенство:

F_тяж = R, (80)

тогда mg = k_s · υ_s², (81)

. (82)

Для воздуха сила давления (сопротивления) определяется по выражению

. (83)

Сравнивая правые части уравнений (81) и (83), можно выразить значение k_s:

, (84)

тогда, подставив выражение (84) в (82), найдем значение скорости витания:

, (85)

где mg – сила сопротивления воздуха;

с₁ – опытный коэффициент, характеризующий режим движения потока, определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re, с₁ = f (Re);

F – площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную вектору скорости витания υ_s, эту площадь называют парусностью частицы;

k_s – коэффициент пропорциональности, характеризует сопротивляемость воздушного потока находящейся в нем частице.

Для обеспечения транспортировки или удаления частиц в вертикальных каналах скорость потока υ_в должна быть всегда больше скорости витания υ_s.

Этими исследованиями занимался академик Клячко, который установил, что для мелкодисперсных фракций при критерии Рейнольдса Re порядка (1500÷2500) опытный коэффициент с₁ определяется по зависимости:

. (86)

Аналитические зависимости были определены при R~1 (от 0,5 и более):

.

Вышеприведенная зависимость была определена из аэродинамических выражений при распределении сил в потоке. Эмпирические значения скорости витания υ_s для древесных отходов были разработаны Клячко:

, (87)

где а – коэффициент, характеризующий форму перемещаемых частиц, для куба а = 1,1, для параллелепипеда а = 0,9, для шара – а = 1;

h – высота частицы;

ρ_м, ρ_в – соответственно плотность материала и воздуха, кг/м³.

Скорость витания используется при расчете систем аспирации и пневмотранспорта на вертикальных участках системы. Для обеспечения надежной работы системы скорости потока воздуха на вертикальных участках должны быть больше скорости витания.

Скорость трогания

Рассмотрим силы, действующие на частицу, находящуюся внутри горизонтального канала в потоке воздуха. Проекции этих сил на горизонтальную и вертикальную оси имеют вид: F_тяж – сила тяжести; R – сила давления потока воздуха; F_тр – сила трения; F – сила реакции опоры (рис. 44).

Рис. 44

Рассмотрим перераспределение давлений на частицу, находящуюся на поверхности в потоке воздуха.

При обтекании воздуха возле нижней поверхности частицы (у воздуховода) происходит торможение потока, это вызывает увеличение статического давления и падение динамического. С другой стороны, верхний край частицы воздуха, двигаясь вдоль криволинейной поверхности частицы, из-за сплошности среды увеличивает свою скорость у поверхности. Это приводит к увеличению динамического давления и падению статического.

При определенной скорости потока сила статического давления на нижней грани частицы может превысить значение силы тяжести F_тяж. В этом случае частица оторвется от поверхности и начнет перемещаться в потоке воздуха, в определенной точке траектории частица будет иметь максимальную скорость, направленную горизонтально из-за действия силы давления потока воздуха R, но под действием силы тяжести она возвратится обратно на горизонтальную поверхность канала (рис. 45).

Траектория движения частицы на горизонтальном участке в потоке воздуха имеет форму циклоиды.

Рис. 45

Скорость трогания – это скорость воздушного потока, при которой частица сдвигается с места в горизонтальном канале.

Для древесных отходов Клячко предложил следующее выражение для расчета скорости трогания:

. (88)

 

Относительная скорость

Для расчета систем аспирации и пневмотранспорта пользуются понятием относительной скорости движения материала, которая представляет собой отношение скорости материала к скорости воздушного потока:

. (89)

Из вышеприведенных рассуждений можно сделать вывод, что скорость материала всегда меньше скорости воздушного потока, поэтому относительная скорость А всегда меньше 1 (А<1).

На определенном участке траектории частица имеет максимальную скорость υ_м^max, относительная скорость при этом значении называется относительной критической скоростью.

. (90)

В расчетах используется среднее значение относительной скорости А_ср:

. (91)

При перемещении материалов системами аспирации и пневмотранспорта скорости на различных участках системы должны быть больше скоростей витания и трогания. Такие скорости называются транспортирующими.

Транспортирующая скорость

Транспортирующая скорость – это скорость воздушного потока, при которой обеспечивается надежная работа системы без образования тромбов и пробок.

Транспортирующая скорость на горизонтальном участке определяется по зависимости:

, (92)

где С_υ – коэффициент, характеризующий изменение скорости воздушного потока в местном сопротивлении;

μ_р – относительный массовый расход материала (массовая концентрация материала),

, (93)

b – опытный коэффициент, характеризующий вид транспортируемого материала.

В вышеприведенной таблице для местных отсосов от деревообрабатывающего оборудования дана минимальная скорость, которая является минимальной транспортирующей скоростью υ_min.

На любых участках системы скорости могут быть различны, поэтому для обеспечения надежности работы системы пользуются двумя методами конструирования и расчёта систем АС и ПТ.

Метод 1. При конструировании систем аспирации и пневмотранспорта на горизонтальном участке перед отводом на вертикальный изменяют диаметр в меньшую сторону, так чтобы скорость потока на вертикальном участке была много больше скорости витания. Это связано с тем, что на вертикальном участке вектор скорости имеет противоположное направление с направлением действия силы тяжести. Под действием силы тяжести на вертикальных участках возрастает концентрация примесей. Поэтому при превышении предельных значений могут образоваться тромбы, или пробки.

Метод 2. Является самым распространенным способом. В этом методе на любых участках системы транспортирующая скорость должна удовлетворять неравенству:

υ_тр ≥ υ_тр.гор. + υ_s. (94)

 

При этих условиях исключено образование концентраций примеси сверх предельных значений, что обеспечивает высокую надежность работы системы.

 

Материала на отметку Н

Часто системы пневмотранспорта используются для транспортировки материалов и полуфабрикатов между участками, расположенными на различных вертикальных отметках.

Запишем закон сохранения энергии при условии полного перехода кинетической энергии в статическую. Уравнение баланса энергии (уравнение мощности) имеет вид:

L_в · ∆Р_под = G_м · Н · g. (95)

Смысл уравнения: объемный расход воздуха L_в перемещается массовым расходом материала G_м на отметку Н с потерями энергии ∆Р_под.

,

, (96)

∆Р_под = μ_р · Н · γ_в. (97)

Потери давления при подъеме материала на отметку Н зависят от массовой концентрации материала, от высоты подъема и удельного веса транспортирующего воздуха.

 

И пневмотранспорта

Так как пылевые вентиляторы имеют высокий уровень звукового давления (высокие шумовые характеристики), то их размещают снаружи здания.

Древесные отходы относятся к горючим веществам, поэтому между циклоном и стеной здания необходимо предусматривать противопожарный разрыв не менее 10 м.

Системы конструируются с пылевым вентилятором, если через них проходит смесь воздуха с примесями, т.е. циклон или сепаратор находится за вентилятором по ходу движения воздуха. Если циклон или сепаратор размещаются до вентилятора по ходу движения воздуха, то применяют вентилятор обычного исполнения, но среднего или высокого давления.

Воздуховоды систем конструируются по АЗ-187:

- применяются воздуховоды только круглого сечения;

- используется сталь с толщиной δ = 1 мм и более;

- воздуховоды соединяются на фланцах, они являются сварными и относятся к классу плотных;

- радиус загиба отводов 2D, полуотводы имеют угол поворота 30°, 45° и 60° с радиусом загиба 2D;

- тройники и крестовины имеют углы врезки под 30° или 45°.

 

Циклоны серии Ц

Циклоны серии Ц (рис. 53) выпускаются 18 типоразмеров и имеют маркировки от Ц250 до Ц1600. Цифра в маркировке характеризует диаметр корпуса. Эти циклоны имеют интервал производительности L_min = 500÷700 м³/ч, L_max = (18÷23) тыс. м³/ч.

На рис. 53 цифрами обозначены: 1 – цилиндрический корпус (барабан); 2 – входной патрубок прямоугольной формы; 3 – выхлопной патрубок круглой формы; 4 – внутренний стакан; 5 – сепаратор (только у этой марки циклонов) – цилиндр со щелевыми отверстиями; 6 – конус циклона; 7 – бункер-сборник; 8 – шибер до диаметра 315 мм при большем диаметре – затвор; 9 – зонт.

 

 

Рис. 53

 

Принцип действия

Запыленный воздух подается тангенциально (т.е. по касательной) через входной патрубок 2 цилиндрическому корпусу циклона. За счет центробежных сил примесь прижимается к корпусу, что приводит к увеличению сил трения. В нижней части внутреннего стакана воздух проходит через сепаратор и резко изменяет направление движения на противоположное. Очищенный воздух удаляется из циклона через выхлопной патрубок 3, а частицы по инерции движутся по нисходящей спирали по конусу циклона в бункер-сборник.

Конус циклона обеспечивает минимальную траекторию движения частиц до бункера и исключает маленьким размером диаметра нижней части вторичный вынос отсепарированной примеси.

Сопротивление циклона определяется по выражению

, (101)

где ξ_вх – коэффициент местного сопротивления на входе в циклон, ξ_вх = 5,4;

υ_вх – скорость во входном патрубке циклона, м/с, υ_вх = 14÷18 м/с;

ρ_в – плотность воздуха.

Циклоны серии К

Циклоны серии К (рис. 54) выпускаются 10 типоразмеров и имеют маркировки К12÷К34. Цифра в маркировке характеризует диаметр корпуса, дм. Малые размеры этих циклонов имеют производительность L_min = 1500÷2500 м³/ч, большие – L_max = (37÷39) тыс. м³/ч. Транспортирующая скорость для древесных отходов составляет υ_вх=14÷18 м/с, коэффициент местного сопротивления на входе в циклон ξ_вх = 5,0.

На рис. 54 цифрами обозначены: 1 – цилиндрический корпус (барабан); 2 – входной патрубок прямоугольной формы; 3 – выхлопной патрубок круглой формы; 4 – внутренний стакан; 5 – нижний конус выхлопного патрубка; 6 – верхний конус выхлопного патрубка; 7 – конус циклона; 8 – бункер-сборник; 9 – затвор (шибер); 10 – каплеуловитель тарельчатовидной формы; 11 – водоотводящий патрубок; 12 – кольцевой зазор между нижним и верхним конусами выхлопного патрубка и внешним диаметром каплеуловителя.

 

 

Рис. 54

Отличительной особенностью данного циклона является конструкция выхлопного патрубка и соотношение вертикального размера корпуса и общего вертикального размера циклона.

Очищенный воздух через внутренний стакан проходит по кольцевому зазору в конусах выхлопного патрубка к выхлопному патрубку 3. Атмосферные осадки улавливаются каплеуловителем 10, т.к. его внешний диаметр больше диаметра выхлопного патрубка. Через водоотводящий патрубок осадки удаляются на корпус циклона.

Сопротивление данного циклона определяется по выражению (101).

Циклоны марки К имеют иную аэродинамическую схему по сравнению с циклонами марки Ц.

Эффективность действия циклонов Ц и К: η = 80÷90%.

Циклоны серии УЦ

Циклоны серии УЦ выпускаются 15 типоразмеров и имеют маркировки УЦ-500 ÷ УЦ-2000. Цифра в маркировке характеризует диаметр корпуса, мм. Циклоны серии УЦ являются конусными. Их характерной особенностью является превышение в 2,5 раза вертикального размера конуса циклона по сравнению с вертикальным размером барабана корпуса.

Эти циклоны имеют интервал производительности L=700÷8000 м³/ч. Скорость во входном патрубке циклона для древесных отходов составляет υ_вх=14÷18 м/с, коэффициент местного сопротивления на входе в циклон ξ_вх = 5,0.

Основным достоинством конусных циклонов является их высокая эффективность очистки η=90÷98%, т.е. она сравнима с эффективностью очистки мокрых пылеуловителей. Серьезным недостатком этих циклонов являются их повышенные требования к устойчивости концентрации примеси (устойчивости аэродинамического потока).

И ПНЕВМОТРАНСПОРТА

Через пылевые вентиляторы проходит воздух с примесью, поэтому они имеют свои аэродинамические схемы, отличные от вентиляторов, работающих на чистом воздухе.

В настоящее время выпускаются следующие марки пылевых вентиляторов:

В-ЦП6-45 № 4; 5; 6,3; 8

В-ЦП7-40 № 4; 5; 6,3; 8

ВР-100-45 № 5; 6,3; 8

ВР-6-27 № 6,3; 8

ВР-7-28 № 6,3; 8

Первые три модели являются самыми распространенными, две последние – пылевые вентиляторы специального назначения.

Существуют следующие основные характеристики, отличающие пылевые вентиляторы от обычных:

- массивный сварной корпус δ = 3÷5 мм (у обычных вентиляторов δ = 1÷2 мм);

- выпускаются только 6 исполнений с мощным электродвигателем, установленным на раме;

- крыльчатка вентилятора лопастнообразная;

- диаметр входного патрубка не совпадает с номером вентилятора, он соответствует эквивалентному диаметру выхлопного патрубка (d_вх = d_{экв.вых.});

- они в большинстве случаев выпускаются с нулевым (первым) расположением улитки.

Системы аспирации и пневмотранспорта являются плотными системами, поэтому расход воздуха, перемещаемый вентилятором, равен расходу воздуха в системе (утечки и подсосы исключены),

L_вент = L_с. (102)

Давление, развиваемое вентилятором, определяется по зависимости:

Р_вент = 1,1∆Р_с + ∆Р_об. (103)

В данном случае запас в размере 10% принимается только на воздуховоды.

Надежность работы вентилятора обеспечивается при сравнимых потерях на всасывающей и нагнетательной линиях, поэтому в выражении (103) принимается запас только у воздуховодов, т.к. потери в них составляют порядка 600 тыс. Па, а в циклонах и сепараторах – от 1 тыс. до 2,5 тыс. Па.

Пылевые вентиляторы подбираются так же, как и обычные, по соответствующим универсальным характеристикам, приведенным в справочной литературе.

Именно соотношения (102) и (103) вызывают необходимость 6 исполнения данных вентиляторов (через клиноременную передачу).

И ПНЕВМОТРАНСПОРТА

Цель аэродинамического расчета:

- определение расходов на участках и в системе в целом;

- определение диаметров на участках системы;

- определение потерь давления на участках и в системе в целом.

Рис. 55

Порядок аэродинамического расчета:

1. На аксонометрической схеме (рис. 55) на концах ответвлений проставляют минимальные расходы L_min и длины ответвлений.

2. Выбирают самое нагруженное и самое протяженное ответвление, которое будет началом магистрали, и производят нумерацию участков и ответвлений.

3. Определяют диаметры и динамические давления ответвлений по таблицам для чистого воздуха.

4. Определяют по методу динамических давлений сопротивление участков (ответвлений):

, (104)

. (105)

5. По диаметру на участке определяют истинную скорость и из таблиц в справочной литературе по этим двум характеристикам определяют λ_тр/d.

6. Определяют ξ_зам и Σξ на ответвлениях:

. (106)

7. По формуле (105) рассчитывается сопротивление каждого ответвления ∆Р_уч.