Введение к работе
з
Актуальность. В целом ряде отраслей промышленности имеют место производства, которые располагаются в протяженных однопролетных зданиях с установленным в них однотипным обородованием являющимся источником значительных вьщелений тепла и вредных веществ в атмосферу помещения. К числу таких производств относятся способы получения .магния и алюминия, стекольные заводы, производства по обжигу и графитации на электродных заводах, производство карбида кремния и другие. Теплонапряженность в таких зданиях достигает 100 вт/м3 и более, а газовыделения в атмосферу производственного цеха, особенно в периоды технологической разгерметизации оборудования при проведении регламентных работ , достигает значений многократно превышающих допустимые. Для поддержания нормируемых условий в рабочей зоне и удаления вредностей из подобного типа зданий обычно используется аэрация. Кратность естественного воздухообмена достигает до 40 1/ч, однако и при этом не обеспечивается нормируемое санитарно - гигиеническое состояние воздушной среды в производственных помещениях.
В связи с этим вопросы повышения эффективности вентиляции промышленных зданий со значительными избытками тепла рассматриваемые в диссертации являются актуальными и имеют важное значение для оздоровления воздушной среды помещений.
Ведущая роль в исследованиях вентиляции протяженных промышленных зданий и в частности корпусов электролиза алюминия принадлежит Талиеву В.Н., Батурину В.В., Акинчеву Н.В., Канунникову В.Ф., Дерюгину В.В., Сметанину Ю.А., Яковлеву Ю.И. и другим.
Цель работы. Разработка математической модели позволяющей оценить эффективность вентиляции на основе вихревого движения воздуха и влияние конструктивных и технологических факторов ; создание эксперементального стенда для исследований воздухообмена производственных помещений; эксперементальное
4 получение коэффициентов регрессионных уравнений для адаптации математической
модели к объекту исследования - корпусу электролиза алюминия ; выработка
практических рекомендаций по организации воздухообмена с учетом минимума
приведенных затрат.
Основные задачи исследования. Для реализации цели исследования требуется решить следующие задачи: выявление с помощью последовательного анализа основных влияющих факторов на эффективность аэрации и параметров, характеризующих её, которые необходимо учесть при моделировании вихревого движения воздуха; конструирование и изготовление физической модели, позволяющей реализовать многофакторное исследование вихревого движения воздуха для создания нормируемых санитарно - гигиенических условий в производственных помещениях; формирование математической модели для исследования воздухообмена цехов с высокой теплонапряженностью и конкретизация её для выбранного объекта - корпусов электролиза алюминия; проведение оптимизационных расчетов для вариантов реконструкции одноэтажных корпусов электролиза алюминия на основе использования вихревого движения воздуха.
Метод исследований. Для решения поставленных задач принят комплексный метод исследований. Он включает этапы проведения многофакторных экспериментов на физических моделях, построенных на принципе геометрического, теплового и аэродинамического подобия реальному объекту; обработки полученных экспериментальных данных на ЭВМ методами математической статистики; построения математических моделей изучаемых'объектов и исследования на них.
Научную новизну представляют: математические модели воздухообмена, позволяющие оценивать влияние конструктивных и технологических факторов на эффективность вентиляции производственных помещений с технологическими процессами, характеризующимися значительными тепловыделениями и залповыми
5 выбросами вредностей; физическая модель организации воздухообмена с созданием
вихревого движения воздуха в производственых корпусах электролиза алюминия;
уравнения регрессии, связывающие основные конструктивные и технологические
факторы с параметрами воздухообмена при использовании вихревого движения
воздуха для вентиляции корпусов электролиза алюминия; результаты
оптимизационных расчетов вентиляции для реконструкции существующих
одноэтажных и перспективных двухэтажных корпусов электролиза алюминия.
Достоверность. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
обеспечивается: необходимым объемом исследований выполненных экспериментально-
статистическим методом на модели, построенной на принципе геометрического,
теплового и аэродинамического подобия натуральному объекту - корпусу электролиза
алюминия; выполненными проверками воспроизводимости процесса; вычисления
коэффициентов уравнения регрессии и проверки их статистической значимости;
проверки адекватности полученного уравнения; сходимостью параметров
оптимизации полученных в контрольных опытах и расчетным путем.
Практическая ценность работы состоит в использовании результатов диссертации при разработке перспективных корпусов электролиза алюминия в теме 59-2-6 "Провести исследования и разработать проектные предложения новых типов зданий цехов по производству алюминия без мостовых кранов и с нижней выкаткой электролизеров", выполненной в рамках Программы работ ГКНТ СССР на 1986 -1990 года и при реконструкции корпуса электролиза алюминия №3 на Иркутском алюминиевом заводе.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научно - технических конференциях Иркутского государственного технического университета (г. Иркутск, 1985 - 1987г.г.), на конференции "Архитектурно - строительные решения промышленных предприятий,
зданий и сооружений с учетом требований охраны окружающей среды" (г.Донецк, 1986г.), на научно - технических семинарах в Московском ДНТП "Оздоровление воздушной среды машиностроительных предприятий" (1987г.) и "Повышение эффективности промышленной вентиляции" (1989г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 4 авторских свидетельства.
Личный вклад автора заключается в разработке методики исследования воздухообмена производственных помещений на основе вихревого движения воздуха ; разработке и изготовлении эксперементального стенда в том числе и физической модели для проведения многофакторного исследования воздухообмена в производственных помещениях; получение на физической модели коэффициентов уравнений регрессии, связывающих основные конструктивные и технологические факторы с параметрами воздухообмена при вентиляции корпусов электролиза алюминия; проведение оптимизационных расчетов вентиляции новых и реконструируемых корпусов электролиза алюминия.
Автор защищает: математическую модель, которая оценивает эффективность вентиляции при вихревом движении воздуха и влияние конструктивных и технологических факторов; экспериментальный стенд для реализации многофакторного исследования вихревого движения воздуха в производственных помещениях; результаты исследований на физической модели корпуса электролиза алюминия; варианты реконструкции существующих и предложения по вентиляции перспективных корпусов электролиза алюминия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа включает 128 страниц машинописного текста, 54 рисунка, 8 таблиц и 14 приложений на 62 страницах. Библиография включает 109 наименования отечественных и зарубежных авторов.
