Теоретическое и экспериментальное обоснование режимно-конструктивных характеристик вентиляционных систем с пылеуловителями на встречных закрученных потоках Луканин Денис Викторович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Аналитический обзор и выбор направления исследований 13

1.1. Анализ некоторых проблем систем обеспыливающей вентиляции в промышленности 13

1.2. Элементы систем промышленной аспирации, влияние обвязки пылеуловителей на эффективность системы 15

1.3. Обзор развития пылеуловителей на встречных закрученных потоках 19

1.4. Пылеуловитель ВЗП в современных системах обеспыливающей вентиляции 26

1.5. Анализ некоторых проблем эксплуатации систем аспирации с аппаратами ВЗП 28

1.6. Анализ исходных данных для совершенствования систем обеспыливания с пылеуловителями ВЗП

1.6.1. Обзор методик расчета систем обеспыливания с пылеуловителями ВЗП 30

1.6.2. Обзор численных методов расчета систем аспирации с пылеуловителями ВЗП 36

1.6.3. Основные параметры, влияющие на пылеулавливание и структуру потоков в аппаратах ВЗП

1.7. Задачи, поставленные к исследованию 45

1.8. Выводы по первой главе 46

ГЛАВА 2. Исследование влияния параметров систем аспирации с пылеуловителями взп на эффективность работы 48

2.1. Разработка алгоритма для расчета систем аспирации с ВЗП в вычислительном комплексе газодинамики 48

2.2. Исследование влияния параметров обвязки ВЗП на восходящий поток нижнего ввода

2.2.1. Цель, план и методика проведения исследования, описание экспериментальной установки 54

2.2.2. Анализ результатов эксперимента 62

2.3. Исследование фракционной эффективности систем аспирации

с пылеуловителями ВЗП 69

2.3.1. Цель, план и методика проведения эксперимента, схема установки 69

2.3.2. Анализ результатов исследования пылеулавливания систем аспирации с пылеуловителями ВЗП 2.4. Анализ структуры потоков 83

2.5. Оценка фракционной эффективности улавливания системами обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП 87

2.6. Оценка общей эффективности улавливания системами обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП 88

2.7. Выводы по второй главе 90

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП 93

3.1. Экспериментальные исследования эффективности и аэродинамического сопротивления системы аспирации с пылеуловителем ВЗП 93

3.2. Исследование влияния обвязки пылеуловителя ВЗП на эффективность улавливания системы аспирации

3.3. Сравнение теоретических и экспериментальных данных исследований пылеуловителя ВЗП 150 совместно с обвязкой нижнего ввода 103

3.4. Выводы по третьей главе 105

ГЛАВА 4. Практическая реализация результатов исследования 107

4.1. Совершенствование методики расчета систем обеспыливающей вентиляции с аппаратами на встречных закрученных потоках 107

4.2. Обследование системы обеспыливающей вентиляции промышленного предприятия 110

4.3. Внедрение мероприятий по совершенствованию существующей системы обеспыливающей вентиляции 116

4.4. Экономическая и экологическая эффективность от внедрения мероприятий 120

4.5. Выводы по четвертой главе 121

Заключение 121

Библиографический список

• Обзор развития пылеуловителей на встречных закрученных потоках
• Цель, план и методика проведения исследования, описание экспериментальной установки
• Исследование влияния обвязки пылеуловителя ВЗП на эффективность улавливания системы аспирации
• Внедрение мероприятий по совершенствованию существующей системы обеспыливающей вентиляции

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Все большее распространение в системах обеспыливающей вентиляции получает применение пылеуловителей на встречных закрученных потоках, одной из модификаций которых являются ВЗП с вынесенными за пределы корпуса в обвязку нижним закручивателем вторичного потока. Опыт эксплуатации показал, что эффективность и надежность функционирования таких систем во многом зависит от конструктивных параметров нижнего ввода и поддержания расчетного режима работы. Основными проблемами являются отсутствие расчетных методик, учитывающих режимно-конструктивные особенности систем, оптимизация режима работы и за-битие обвязки частицами пыли.

Таким образом, актуальным является применение современных расчетных комплексов и экспериментальные исследования для повышения эффективности и надежности работы систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП путем определения их оптимальных режимно-конструктивных параметров.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в повышение эффективности и надежности работы систем обеспыливающей вентиляции с ВЗП внесли: Азаров В.Н., Артюхин А. С., Богуславский Е. И., Боровков Д. П., Гробов А.Б., Гудим Л. И., Даниленко И.В., Донченко Б.Т., Киселева В.М., Коно-ненко В. Д., Кошкарев С.А., Кутепов А. М., Латкин А. С., Лукачевский Б. П., Мартьянов В.Н., Медников Е.П., Мензелинцева. Н. В., Минко Е. П., Сажин, Б. С., Сергина, Н. М., Чувпило У.А., Шиляев, М. И., Юрченко В.И., Klein, H., Schauffler E., Schmidt K. и другие.

Однако, режимно-конструктивные параметры систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП и вынесенным в обвязку закручивателем нижнего ввода остаются мало изученными. Для решения этой задачи актуальным является применение современных расчетных комплексов вычислительной газодинамики и экспериментальное исследование.

Цель работы - совершенствование методов расчета и проектирования систем обеспыливающей вентиляции с применением пылеуловителей на встречных закрученных потоках с повышением надежности и эффективности работы.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. На основании вычислительных экспериментов в комплексе вычислительной газодинамики FloEFD исследовать влияние на фракционную эффективность пылеулавливания и аэродинамическое сопротивление систем обеспыливающей вентиляции режимно-конструктивных параметров нижнего ввода обвязки пылеуловителя ВЗП с вынесенным из корпуса закручивателем.

1. На основании вычислительных экспериментов определить оптимальные значения параметров и режимы с минимальным аэродинамическим сопротивлением и закрученной структурой потока из нижнего ввода в ВЗП.

2. Для нижнего ввода обвязки ВЗП определить режимы с минимальным забиванием нижнего ввода в характерном для систем аспирации предприятий строительной индустрии интервале фракций пыли 10100 мкм.

3. Провести экспериментальные исследования влияния нижнего ввода обвязки пылеуловителя на фракционную эффективность и аэродинамическое сопротивление системы аспирации с пылеуловителем ВЗП. Определить оптимальные значения основных параметров нижнего ввода. Установить адекватность и достоверность полученных закономерностей в процессах обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП.

4. Выполнить опытно-промышленную апробацию систем с предложенными режимно-конструктивными параметрами. Получить практическую оценку снижения аэродинамического сопротивления при повышении эффективности улавливания системы аспирации действующего производства при внедрении разработанных решений для обвязки и пылеуловителя ВЗП.

5. Разработать рекомендации по расчету систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП.

Основная идея работы состояла в повышении фракционной эффективности улавливания, надежности и энергоэффективности систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями на встречных закрученных потоках путем определения оптимальных режимов работы системы и параметров обвязки пылеуловителя ВЗП с совершенствованием методики расчета.

Научная новизна работы заключается в следующем:

– получены аналитические и экспериментальные зависимости для расчета фракционной эффективности улавливания, аэродинамического сопротивления систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями на встречных закрученных потоках (ВЗП);

– для систем обеспыливающей вентиляции с ВЗП определены режимно-конструктивные параметры с максимальной эффективностью улавливания системы при минимальном аэродинамическом сопротивлении;

– для нижнего ввода обвязки ВЗП в системах обеспыливающей вентиляции определены режимно-конструктивные параметры с закрученной структурой потока при минимальном аэродинамическом сопротивлении;

– получены аналитические и экспериментальные зависимости для определения аэродинамического сопротивления и тангенциальной скорости потока нижнего ввода обвязки ВЗП в системах обеспыливающей вентиляции;

– для систем обеспыливающей вентиляции с ВЗП предложены режимы с минимальным забиванием нижнего ввода обвязки фракциями пыли в диапазоне 10-100 мкм;

– получено расчетное представление пылеулавливания в виде поля скоростей, давлений, распределений частиц разных фракций, тангенциальной и осевой скорости по высоте сепарационной камеры ВЗП;

– предложены рекомендации по расчету систем обеспыливающей вентиляции с ВЗП, за счет реализации которых для системы с ВЗП установлено снижение аэродинамического сопротивления на 50-60 % при повышении эффективности на 15–20 %.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в совершенствовании режимно–конструктивных характеристик систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями на встречных закрученных потоках с вынесенным закручивателем нижнего ввода, определении фракционной эффективности систем и оптимальных режимно-конструктивных параметров. Разработан алгоритм для исследования процессов в системах обеспыливающей вентиляции с помощью комплексов вычислительной газодинамики в виде алгоритма. Предложенные рекомендации для расчета, установленные закономерности и значения режимно-конструктивных параметров могут быть использованы для проектирования эффективных систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП. Полученные распределения аэродинамических параметров позволяют определить пути совершенствования систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями на встречных закрученных потоках. Результаты исследования внедрены на предприятии АО «ЦКБ «Титан» и в процессе подготовки магистров и бакалавров по направлению «Техносферная безопасность» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Методология диссертационного исследования базируется на основных положениях теории дисперсных систем, системного анализа, теории моделирования систем, аналитическом обобщении известных научных и практических результатов, методах теории вероятности и математической статистики, экспертных оценках, и других методах. Использовались методы вычислительного и натурного эксперимента, метод граничных интегральных уравнений, методы решения дифференциальных уравнений.

Положения, выносимые на защиту:

- полученные зависимости, характеризующие фракционную и общую эффективность улавливания, аэродинамическое сопротивление систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП с вынесенным закручивателем нижнего ввода, которые могут быть использованы при проектировании и выборе режимно-конструктивных параметров;

полученные зависимости, характеризующие параметры потока нижнего ввода на входе в ВЗП, которые могут быть использованы при расчете и выборе режимно-конструктивных параметров обвязки пылеуловителя;

результаты экспериментальных исследований эффективности и аэродинамического сопротивления системы аспирации с пылеуловителем ВЗП, влияния обвязки на эффективность улавливания системы;

положение о влиянии конструктивных особенностей нижнего ввода на структуру потока и его забивания при работе системы в определенных режимах;

положение о достоверности данных экспериментальных и теоретических исследований влияния определяющих факторов на структуру и поле скоростей потоков пылеуловителя ВЗП;

разработанные рекомендации по расчету систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП с вынесенным закручивателем нижнего ввода, которые обеспечивают возможность повышения эффективности улавливания и снижения аэродинамического сопротивления.

Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций соответствует современным требованиям и обоснована использованием фундаментальных законов аэродинамики, апробированных методов вычислительной математики, согласованием результатов расчетов и экспериментальных данных, полученных как лично соискателем, так и другими авторами.

Апробация результатов. Основные положения и результаты работы до
кладывались и получили одобрение на: XII Международной научно-
практическая конференция «Города России: проблемы строительства, ин
женерного обеспечения, благоустройства и экологии», Пенза, 2010; конфе
ренции молодых инженеров-экологов «Проблемы охраны производственной и
окружающей среды» (г. Волгоград, 2010 г.); ежегодных научно-технических
конференциях ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-
строительного университета, (г. Волгоград, 2010-2015 г.); XIХ международной
научно-практической конференции «Технические науки-от теории к практике»
г. Новосибирск, 2014; всероссийской научно-практической конференции, г.
Ставрополь, 2014.

Вклад автора в проведенное исследование состоит в:

- разработке алгоритма и проведении расчетов в вычислительном комплек
се газодинамики FloEFD для систем обеспыливающей вентиляции с пылеуло
вителями ВЗП при вынесенном закручивателе нижнего ввода, а также стати
стической обработке результатов;

- получении новых зависимостей при расчете систем обеспыливающей
вентиляции с пылеуловителями ВЗП;

- разработке рекомендаций по расчету систем обеспыливающей вентиля
ции с пылеуловителями ВЗП с вынесенным закручивателем нижнего ввода;

- разработке и монтаже лабораторной установке системы обеспыливающей
вентиляции с пылеуловителями ВЗП с вынесенным закручивателем нижнего
ввода;

- проведении экспериментальных исследований процесса пылеулавлива
ния и сопоставлении результатов теоретических и экспериментальных исследо
ваний;

личном участии в апробации результатов исследования;

подготовке основных публикаций по выполненной работе.

Реализация результатов работы:

разработка и испытание экспериментальной установки пылеулавливания на кафедре БЖДт ВолгГАСУ;

разработка и внедрение опытной установки пылеулавливания в термическом мелкозакалочном цеху № 114 АО «ЦКБ «Титан;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой «Безопас
ность жизнедеятельности в техносфере» Волгоградского государственного ар
хитектурно-строительного университета в учебной подготовке магистров и ба
калавров по специальности «Техносферная безопасность».

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 6 работах, в числе которых 1 статья, опубликованная в издании, индексируемом в SCOPUS, 3 статьи, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и 2 патента на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий
объем работы 174 страницы, в том числе: 135 страниц – основной текст, со-

держащий 10 таблиц на 7 страницах, 45 рисунков на 15 страницах; список литературы из 145 наименований на 14 страницах, 11 приложений на 40 страницах.

Обзор развития пылеуловителей на встречных закрученных потоках

Цель, план и методика проведения исследования, описание экспериментальной установки

Большое число технологических процессов современных промышленных производств в значительной мере связано с применением, транспортировкой, переработкой сыпучих и порошкообразных материалов, которые обычно сопровождаются повышенными требованиями к обеспыливанию. Однако если обратить внимание на большинство производств, то можно наблюдать явную экономию на технологической линии и средствах производства, выражающуюся в отсутствии должного финансирования своевременных закупок нового оборудования и модернизации технологии. В условиях экономии на технологию при модернизации предприятий различных отраслей промышленности меньше всего финансируется как создание современных систем коллективной защиты работников от пыли, так и модернизация пылеулавливающего оборудования, как часть этих систем. Поэтому актуальным является проектирование систем обеспыливающей вентиляции, направленное на минимизацию начальных капиталовложений и затрат на эксплуатацию при сохранении необходимых показателей работы систем, которые обеспечат приведение параметров воздуха в рабочей зоне и окружающей среде к нормируемым значениям.

Для разработки современных систем коллективной защиты работников от пылевыделений в каждом конкретном случае необходимо провести исследования особенностей пылевыделения от оборудования, учесть свойства пыли, закономерности ее распределения в рабочей зоне и оседания [12,13,20,21]. При проектировании систем аспирации важнейшим этапом является выбор пылеулавливающего аппарата, конструирование его обвязки с учетом максимальной энергоэффективности при обеспечении требуемой эф 14 фективности улавливания [21]. Аэродинамическое сопротивление пылеулавливающего аппарата и его обвязки, зачастую определяет эксплуатационные затраты систем аспирации [23]. Увеличение потерь напора на пылеуловителе оказывает влияние на выбор более производительного тягодутьевого устройства, что соответственно приводит к увеличению затрат его установку, на монтаж всей системы в целом, а также на потребление электроэнергии [85,8]. В тоже время регулировка и настройка режима работы пылеочистного оборудования во многих случаях сказывается на длительности периода его работы без очистки от забития [50].

Перед выбором принципиальных решений пылеулавливания обычно необходимо провести анализ запыленности производства [20,8,21,85]. Оценке запыленности рабочей зоны предприятий строительной индустрии посвящено значительное число работ [104,5,4,72,11,61,43,84]. В них авторы отмечают, что концентрация пыли в рабочей зоне в непосредственной близости с технологическим оборудованием наиболее высокая [2]. Как правило, такие превышения предельно допустимых концентраций в рабочей зоне связаны не только с отсутствием должной герметичности технологических установок, но и в значительной степени с неэффективностью работы систем, снижающих концентрацию вредных веществ в рабочей зоне [8]. Так, зачастую наблюдаются просчеты при проектировании систем аспирации, в частности, выборе тягодутье-вого устройства. Ошибочно рассчитываются потери давления как обвязки пылеулавливающего аппарата, так и всей сети воздуховодов в целом. Имеют место недоработки при монтаже систем, связанные с их неплотностью, а также неправильной наладке очистного оборудования и контроле засорения сети. Не достаточно учитывается фракция пылевидных частиц для рециркуляционных установок. Все эти проблемы в комплексе создают угрозу здоровью обслуживающего персонала, окружающей среде и требуют инженерного решения. 1.2. Элементы систем промышленной аспирации, влияние обвязки пылеуловителей на эффективность системы

Системы аспирации как на вновь строящихся, так и действующих предприятиях строительной индустрии можно классифицировать по нескольким признакам и при всем существующем многообразии выделить однотипные элементы. В общем случае системы аспирации можно представить в виде следующей принципиальной блок-схемы на рис. 1.1 [65].

Блок-схема системы локализации пылевых выделений: 1 - источник выделения в рабочую зону; 2 – местный отсос; 3 - система воздуховодов и обвязка пылеуловителя; 4 – пылеулавливающее оборудование; 5 - бункер;6 - различные вспомогательные устройства; 7 - аппарат для улавливания химических веществ; 8 – тяго-дутьевое устройство; 9 – запорная и регулирующая арматура; 10 - система автоматики; 11 – выброс в воздух окружающей среды.

Более подробно предлагается рассмотреть влияние некоторых элементов систем локализации пылевыделений на функционирование систем аспирации (табл. 1.1). Их подбор определяется параметрами пылегазовой смеси: скорости, давления, температуры, влажности, плотности, энтальпии, вязкости, фракционного состава и физико-химических свойств пыли и др.

Система воздуховодов является связующим элементом, доставляя пыле газовый поток от местного вытяжного устройства до обвязки пылеуловителя и аппарата очистки. Качество монтажа и проектирования системы воздуховодов, наличие неплотностей, имеет определяющее значение для надежности эксплуатации систем аспирации. Определяя сечения воздуховодов, руководствуются выбором скорости, при которой улавливаемая пыль не будет оседать, при сохранении минимальных значений аэродинамического сопротивления. В связи с высокими скоростями и большими по сравнению с системами общеобменной вентиляции, для их снижения в системах аспирации применяются нетиповые фасонные элементы с малым углом. Воздуховоды, соединенные между собой, образуют аспирационную сеть, а воздуховоды, совмещенные с оборудованием – систему аспирации, если происходит очистка воздуха, то применяют термин «пылегазоочистная установка» [65]. Для достижения проектных значений расходов и потерь давления по веткам аспирационной сети, производят балансировку каждого ответвления, уравнивая аэродинамические потери.

Особое внимание уделяется обвязке пылеуловителей как части аспира-ционной сети, которая во многом определяет равномерность распределения пылегазового потока как по отдельным секциям, так и по рабочему сечению пылеулавливающего оборудования [65]. Наиболее чувствительны к нарушению гидравлического режима являются системы аспирации с применением пылеуловителей с малым аэродинамическим сопротивлением (менее 400 Па). Например, в пылеуловителях на встречных закрученных потоках, нарушение проектных расходов через нижний и верхний ввод приводит к забитию узлов обвязки с последующим увеличением аэродинамического сопротивления через уменьшенное сечение до момента его полного засорения, что приводит к недопустимо повышенному расходу через незабитый ввод с повышением сопротивления и снижением эффективности улавливания.

Исследование влияния обвязки пылеуловителя ВЗП на эффективность улавливания системы аспирации

Таким образом, нахождение оптимального решения сводилось к поиску значений: максимальных для тангенциальной скорости со, минимальных для потерь давления АР, максимальных для осевой пристеночной скорости и, минимальных и отрицательных для осевой скорости в центре иц, при минимальном проценте сепарирующихся частиц пыли для каждой фракции 77с10,

Исследование проводилось по описанному выше алгоритму с помощью вычислительного комплекса для задач газодинамики FloEFD [126,127,128,126,149,137], геометрия была создана с помощью системы автоматизированного проектирования Creo 2.0 [130]. Основными конструктивными элементами, использующиеся в экспериментальной установке и определяющими структуру вторичного потока являются (рис. 2.3): тангенциальный закручиватель с переменной шириной сечения и углом наклона прямоугольной части к цилиндрической, горизонтальный патрубок с переменной длиной, отвод, радиус кривизны которого не менялся в данном эксперименте в виду малого влияния на параметры интенсивности закрутки на выходе из патрубка. Нижний вводной патрубок рассматривался внутри пылеуловителя ВЗП с диаметром сепарационной камеры 150 мм. Размеры основных элементов были приняты в соответствие с соотношением основных параметров, характерных для аппаратов ВЗП [87,59]. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 2.5.

Построенная с помощью CAD пакета Creo Parametric 2.0 [145] геометрия, обрабатывалась вычислительным модулем газодинамики FloEFD [134]. Адаптация расчетной сетки (рис. 2.5) к модели производилась средствами встроенного модуля FloEFD таким образом, чтобы обеспечить сходимость расчета. При проведении табличной адаптации расчетной сетки (рис. 2.5), все ячейки, которые попадали на грани, подвергались дроблению, при этом общее число ячеек составляло более 90 000. Далее, в качестве начальных условий во входном сечении 6 задавались объемный расход, м3/час, температура 293,20 К, в выходном сечении 3 задавалось давление окружающей среды. Начальные условия и матрица планирования представлены в таблице 2.2

После проведения вычислений и внесения полученных данных в итоговую таблицу (приложение Б) выполнялась статистическая обработка результатов, для которой применялась стандартная методика [40,81]. Первым этапом проводился расчет коэффициентов уравнения регрессии. Так как помимо задачи оптимизации, стояла задача построения интерполяционной модели, в которой одной из задач была возможность предсказания результата, поэтому на этапе планирования была выбрана аппроксимация результатов полиномом второй степени для достижения адекватности модели. Расчет коэффициентов регрессии выполняется при помощи модуля «Нелинейное оценивание» программы Statistica [150] в виде разложения функции отклика в полином второй степени [40]. В результате были получены уравнения регрессии в натуральном масштабе, например, для аэродинамического сопротивления для режима с Re=8750:

Далее проверялась гипотеза об однородности оценок дисперсий, означающая, что все они являются оценками одной и той же дисперсии, которая называется дисперсией воспроизводимости или дисперсией опытов. Для проверки однородности оценок дисперсий обычно применяют критерий Фишера, Кохрена и Бартлетта [40]. Так как, число параллельных опытов во всех строках постоянно и равно двум, в данной работе применялся критерий Кохрена, равный отношению максимальной построчной дисперсии к сумме всех дисперсий [1,28,34,64,76]: smax

Полученная величина Gp сравнивается с табличным значением G», которое определяется уровнем значимости (0,05), числом степеней свободы максимальной построчной дисперсии, и числом степеней свободы суммы, стоящей в знаменателе. Для аэродинамического сопротивления для режима с Re=8750: G = 49,85 = 0,087 . Табличное значения критерия Кохрена Gma6jl = р 574,60 0,2929 для уровня значимости = 0,05 и чисел степеней свободы fi= m -l = 2 - 1 =l, f2 = N = 27. Полученное отношение сравниваем с табличным, т.е. Gp Gтабл, следовательно, дисперсии однородны. Дисперсия воспроизводимости определяется по формуле [40]: N \" S2 = - воспр N По данным расчета в приложении Г получаем: (2.5) Кост= = 21,282 (2.6) Для оценки влияния на переменную факторов использовалась автоматическая проверка значимости каждого коэффициента двумя равноценными способами с помощью модуля оценки коэффициентов программы Statistical с помощью t-критерия Стьюдента и доверительного интервала. После исключения незначимых коэффициентов уравнение регрессии имеет вид: АР = 3894.045 - 94.638а - 20674.836а + 0.611-а2 + 30060.482а2 +499J09aa-3.\98aa2 -736.585аа2 + 4.7\5а2а2,Ш Проверка адекватности уравнения осуществлялась по критерию Фишера, равному отношению дисперсий адекватности и воспроизводимости:

Внедрение мероприятий по совершенствованию существующей системы обеспыливающей вентиляции

Рекомендации расчета систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП предлагаются в связи с тем, что большинство работ [16,36,71,75] посвящены, в первую очередь, конструированию аппаратов ВЗП, расчету их основных конструктивных элементов исходя из требований к очистке и расхода очищаемого воздуха, они не учитывают обвязку и элементы геометрии. Поэтому в качестве цели ставилась задача разработки рекомендаций, основывающихся на численных методах и позволяющих рассчитывать аэродинамические потери и эффективность пылеулавливания систем аспирации. Разработанные рекомендации предлагаются для подбора наиболее эффективного режима работы аппарата ВЗП при минимальных энергозатратах и капиталовложениях. Расчет систем обеспыливающей вентиляции с пылеуловителями ВЗП предлагается выполнять в следующей последовательности:

Для расчета необходимо привести плотность и расход газов к нормальным условиям по следующим зависимостям: где р0 -плотность газов при 0 0С и давлении 101,3 кПа («1,29 кг/м3); Вр -абсолютное давление рабочих газов на входе в ВЗП. Секундный расход газа определяется из выражения: где - общий секундный расход рабочих газов; - общий секундный расход газов при нормальных условиях.

Рассчитывают аэродинамические характеристики сети от местного вытяжного устройства до пылеуловителя по зависимостям (1.1) - (1.11).

Производят расчет пылеуловителя ВЗП. В зависимости от дисперсного состава пыли и требуемых показателей очистки задаются оптимальной скоростью газа в аппарате иопт. Для подбора иопт и соотношения расходов и концентраций в нижнем и верхнем патрубках можно воспользоваться графиком на рис. 4.1.

Зависимость эффективности улавливания от средней условной скорости по сечению сепарационной камеры ВЗП. Исследование аппаратов ВЗП показало, что для обеспечения эффективной очистки газа, условная скорость газов должна находиться в пределах 4 - 7 м/с. Верхним пределом рекомендованных скоростей для ВЗП с диаметром сепарационной камеры более 300 мм следует пользоваться в тех случаях, когда предъявляются особые требования к сокращению габаритов установки и высокой эффективности пылеулавливания, или при улавливании очень мелкой пыли (dm 10 мкм) [8]. Для ВЗП малых диаметров следует выбирать рекомендуемые скорости в зависимости от фракционного состава улавливаемой пыли по данным главы 2 (4-5 м/с), при этом, для снижения энергозатрат, рекомендуется принимать ближе к нижнему пределу.

В настоящее время особое внимание в промышленности уделяется техническому перевооружению многопрофильных предприятий, например, по производству целого ряда изделий из металла, таких как: металлопрокат, арматура, различные металлозаготовки, литейные изделия. При этом, большинство предприятий модернизирует линию очистки заготовок в последнюю очередь, что связано с дороговизной вновь монтируемого оборудования. Поэтому на этих участках широко распространены камеры с пескоструйной очисткой, при этом в рабочей зоне зачастую наблюдается повышенная запыленность от измельченного абразивного материала. Также проблемы вызывает эксплуатация таких систем. Переменный расход аспирируемой смеси, широкий диапазон размера фракций частиц и их высокая абразивная способность приводят к преждевременному забитию системы, снижению эффективности улавливания и значительному превышению выброса в окружающую среду. Для анализа был выбран наиболее запыленный производственный участок пескоструйной очистки мелкозакалочного цеха № 114 АО «ЦКБ «Титан» (рис. 4.2).

Обследование систем обеспыливающей вентиляции производилось с целью определения действительного состояния для последующего устранения недостатков и включало весь комплекс воздуховодов, тяго-дутьевых машин и пылеулавливающих аппаратов [6] при максимальной загруженности технологического оборудования. Проводилась сверка существующей системы с проектной, проверялось соответствие проекту длин и диаметров аспирационных ветвей, тип тягодутьевых и пылеулавливающих устройств, наличие регулирующих устройств и местных отсосов.