Местные отсосы открытого типа

 

Исходными данными для расчета отсосов открытого типа являются: размеры источника вредных выделений; количество выделяемой им конвективной теплотыQ, Вт; расход вредных веществ М, мг/с; расположение и размеры отсоса; нормируемая скорость движения воздуха в помещении , м/с.

Расход воздуха для отсоса от источника, выделяющего теплоту и газы, пропорционален характерному расходу воздуха в конвективном потоке, поднимающихся над источником:

L_отс = L_о· К_п· К_в· К_т, (25.1)

 

где, L_о — характерный расход, м³/ч; К_п — безразмерный множитель, учитывающий влияние геометрических и режимных параметров, характеризующих систему “источник — отсос”; К_в — коэффициент, учитывающий влияние воздуха в помещении; К _т — коэффициент, учитывающий токсичность вредных выделений.

Если источник выделяет теплоту и газы, то должно соблюдаться условие

К _т  1.

В этом случае значение К _т определяется по графику (Рис IХ.1), где

;

здесь q_пр — концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м³; L_{отс 1} —расход, м³/ч, определяемый по формуле (25.1) при К _т =1.

 

                                 

 

Рис.IХ. 1. К определению коэффициента токсичности К _т.

Если источник выделяет только теплоту, К _т  = 1.

Для отсосов от укрытий, имеющих рабочие проемы и неплотности, используется также формула

L_отс = F _о  (25.2),

 

где, F — площадь рабочих проемов и неплотностей, м²; _о — средняя по площади рабочих проемов и неплотностей скорость всасывания, м/с.

Скорость воздуха _о  зависит от характера технологического процесса и токсичности вредных выделений и определяется обычно экспериментально.

При расчете отсосов от теплоисточников необходимо знать их конвективную теплопередачу, которая вычисляется по формулам:

— для горизонтальной поверхности

 ; (25.3)

— для вертикальной поверхности

 , (25.4)

 

где, и — температуры нагретой поверхности и воздуха в помещении, ^оС.  и — площади горизонтальных и вертикальных поверхностей, м².

Значение коэффициента п принимается в зависимости от .

 , ^оС….. 50 100 200 300 400 500 1000

n………. 1,63 1,58 1,53 1,45 1,40 1,35 1,18

При расчете отсосов от объемных теплоисточников принимается суммарная теплоотдача всех поверхностей.

 

 .                         (25.5)

 

Лекция№26 Местные отсосы

 

План

 

26.1 Вытяжные зонты

26.2 Зонты — козырьки

26.3 Комбинированные зонты

 

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. IХ.2).

       а)                             б)                                  в)

                           

Рис.IХ. 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 потоками у острых кромок зонта, 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.IХ. 3).

Рекомендуемые размеры

D₁ = 0.8D; h = (0.12-0.15) D.

                   

    Рис.IХ.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.IХ.4) рекомендуется принимать следующими:

; ;

где          (26.1).

Для прямоугольного источника вместо следует принимать эквивалентный по площади диаметр

Осевая скорость в конвективном потоке на уровне всасывания, м/с 

. (26.2)

Рис.IХ.4. Вытяжной зонт над теплоисточником.

Если проектируется зонт над вытянутым источником (), то 

         ;  (26.3)

       . (26.4)

Использование вытяжных зонтов рационально при значениях комплекса .

При  необходимый расход удаляемого воздуха резко возрастает и применение зонтов становится нецелесообразным.

Полная высота зонта, м

            ,          (26.5)

где — диаметр вытяжной трубы, м; — высота борта зонта; м.

При рекомендованных выше размерах зонтов, входящих в формулу (25.1) коэффициент К_п = 1,а характерные расходы и коэффициенты вычисляются следующим образом:

— для круглых и прямоугольных источников

                    ; (26.6)

— для вытянутых источников

                 . (26.7)

 

Зонты — козырьки

 

Зонты — козырьки (рис.IХ.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.IХ.5. Зонт – козырек у щелевого отверстия при выпуске из него продуктов

 сгорания.

 

1. Определяют среднее давление , Па, в печи перед отверстием

 ,       (26.8)

т.е. 2/3 высоты печного отверстия работает на вытяжку.

2. Определяют среднюю скорость , м/с выхода газов из печи при избыточном давлении

                                   ,                 (26.9)

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:

 

,      (26.10)

 

где,  (здесь F и S — соответственно площадь и периметр печного отверстия); Т_п и Т_в — 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 , (26.11)

 

 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

                                   , (26.12)

 

где в_о — ширина печного отверстия.

6. Ширина зонта принимается на 200 мм больше ширины печного отверстия, а вынос зонта должен быть не меньше l в_х

              l = х + 0,5в_х                   (26.13);

7. определяют массовый расход газов G_г, кг/ч, выбивающихся из печи                                                                                                                     ;                            (26.14)

8. Определяют массовый расход воздуха G_в, кг/ч, удаляемого через зонт из помещения

          ,                (26.15)

 где, t_см — температура смеси продуктов сгорания и воздуха, принимаемая в зависимости от способа удаления смеси за пределы цеха: при естественной вытяжке t_см = 200 ⁰С, а при механической t_см = 160 ⁰С.

 

26.3. 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.IХ.6).

Рис. IХ.6 Комбинированный зонт

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

 

, (нм³/м³),        (26.16)

где Q_н^р > 4000 ккал/м³ — низшая теплота сгорания.

Тогда объем продуктов сгорания

L_п = L^/_п B_Г, м³/ч,                      (26.17)

где B_Г — расход газа в печи, м³/ч.

Температуру продуктов сгорания, ^оС, можно приближенно рассчитать по формуле

                                             ,       (26.18)

 где, С_п — 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:

, (26.19)

 где, В_т — расход топлива, кг/ч; — коэффициент, учитывающий неполноту сгорания топлива (); Q_м , Q_окр — потери тепла с нагретым металлом и в окружающую среду.

                    В _т ,

                           В _т .

Количество газов, выделяющихся при сжигании топлива определяют по формуле

                   , (26.20)

где  — удельный расход воздуха, м³/кг;  — коэффициент избытка воздуха в топке;  — плотность воздуха, кг/м³.

Количество подсасываемого из помещения воздуха

G_в = G_см - G_Г .                      (26.21)

Расчет габаритных размеров комбинированных зонтов аналогичен расчету зонтов-козырьков.