Расчет и выбор аспирационного оборудования

Введение

Местная вытяжная вентиляция играет наиболее активную роль в комплексе инженерных средств нормализации санитарно-гигиенических условий труда в производственных помещениях. На предприятиях, связанных с переработкой сыпучих материалов, эту роль выполняют аспирационные системы (АС), обеспечивающие локализацию пыли в местах её образования. Общеобменная вентиляция до настоящего времени играла вспомогательную роль – обеспечивала компенсацию воздуха, удаляемого АС. Исследованиями кафедры МОПЭ БелГТАСМ показано, что общеобменная вентиляция является составной частью комплекса систем обеспыливания (аспирация, системы борьбы с вторичным пылеобразованием – гидросмыв или сухая вакуумная пылеуборка, общеобменная вентиляция).

Несмотря на длительную историю развития, аспирация получила фундаментальную научно–техническую основу лишь в последние десятилетия. Этому способствовало развитие вентиляторостроения и совершенствование техники очистки воздуха от пыли. Росла и потребность аспирации со стороны быстро развивающихся отраслей металлургической строительной индустрии. Возник ряд научных школ направленных на решение возникающих экологических проблем. В области аспирации стали известными уральская (Бутиков С.Е. [1], Гервасьев A.M. [2], Глушков Л.А. [3], Камышенко М.Т. [4], Олифер В.Д. [5] и др.), криворожская (Афанасьев И.И. [6], Бошняков Е.Н. [7], Нейков О.Д. [8…10], Логачев И.Н. [9…12], Минко В.А. [11, 13,…, 15], Серенко А.С. [16, 17], Шелекетин A.В. [17, 18] и американская (Хемеон В. [19], Принг Р. [20]) школы, создавшие современные основы конструирования и методики расчета локализаций пылевыделений с помощью аспирации. Разработанные на их основе технические решения в области проектирования систем аспирации закреплены в ряде нормативных [21…24] и научно–методических материалов [25…28].

Настоящие методические материалы обобщают накопленные знания в области проектирования аспирационных систем и систем централизованной вакуумной пылеуборки (ЦПУ). Применение последних расширяется особенно в производстве, где гидросмыв недопустим по технологическим и строительным соображениям. Предназначенные для подготовки инженеров–экологов методические материалы дополняют курс «Промышленная вентиляция» и предусматривают развитие практических навыков у студентов старших курсов специальности 17.05.09. Эти материалы нацелены на то, чтобы студенты умели:

-  определить необходимую производительность местных отсосов АС и насадков ЦПУ;

-  выбрать рациональные и надёжные системы трубопроводов с минимальными потерями энергии;

-  рассчитать пылевую нагрузку и выбрать эффективные системы очистки запыленного воздуха;

-  определить необходимую мощность аспирационной установки и выбрать соответствующие тягодутьевые средства

-  и знали:

-  физическую основу расчета производительности местных отсосов АС;

-  принципиальное отличие гидравлического расчета систем ЦПУ и сети воздуховодов АС;

-  конструктивное оформление укрытий перегрузочных узлов и насадков ЦПУ;

-  принципы обеспечения надежности работы АС и ЦПУ;

-  принципы подбора вентилятора и особенности его работы на конкретную систему трубопроводов.

Методические указания ориентированы на решение двух практических задач: «Расчет и выбор аспирационного оборудования (практическое задание №1), «Расчет и выбор оборудования вакуумной системы уборки пыли и просыпи (практическое задание №2)».

Апробация этих задач осуществлена в осеннем семестре 1994 года на практических занятиях групп АГ-41 и АГ-42, студентам которых составители выражают признательность за выявленные ими неточности и технические погрешности. Внимательное изучение материалов студентами Титовым В.А., Сероштаном Г.Н., Ереминой Г.В. дали нам основание внести изменения в содержание и редакцию методических указаний.

1. Расчет и выбор аспирационного оборудования

Цель работы: определение необходимой производительности аспирационной установки, обслуживающей систему аспирационных укрытий мест загрузки ленточных конвейеров, выбор системы воздуховодов, пылеуловителя и вентилятора.

Задание включает:

А. Расчет производительности местных отсосов (объемов аспирации).

Б. Расчет дисперсного состава и концентрации пыли в аспирируемом воздухе.

В. Выбор пылеуловителя.

Г. Гидравлический расчет аспирационной системы.

Д. Выбор вентилятора и электродвигателя к нему.

Исходные данные

(Численные значения исходных величин определяются номером варианта N. В скобках указаны значения для варианта N = 25).

1. Расход транспортируемого материала

G_м=143,5 – 4,3N, (G_м=36 кг/с)

2. Плотность частиц сыпучего материала

=2700 + 40N, (=3700 кг/м³).

3. Исходная влажность материала

= 4,5 – 0,1 N, (%)

4. Геометрические параметры перегрузочного желоба, (рис 1):

h₁=0,5+0,02N, ()

h₂=1+0,02N,

h₃=1–0,02N,

5. Типы укрытий места загрузки ленточного конвейера:

0 – укрытия с одинарными стенками (для четных N),

Д – укрытия с двойными стенками (для нечетных N),

Ширина ленты конвейера B, мм;

1200 (для N=1…5); 1000 (для N= 6…10); 800 (для N= 11…15),

650 (для N = 16…20); 500 (для N= 21…26).

S_ж – площадь поперечного сечения желоба.

Рис. 1. Аспирация перегрузочного узла: 1 – верхний конвейер; 2 – верхнее укрытие; 3 – перегрузочный желоб; 4 – нижнее укрытие; 5 – аспирационная воронка; 6 – боковые наружные стенки; 7 – боковые внутренние стенки; 8 – жесткая внутренняя перегородка; 9 – лента конвейера; 10 – торцовые наружные стенки; 11 – торцовая внутренняя стенка; 12 – нижний конвейер

Таблица 1. Геометрические размеры нижнего укрытия, м

Ширина ленты конвейера В, м	L0	b	H	L	c	b1	h
0,50	1,5	0,60	0,40	0,60	0,25	0,40	0,12
0,65	1,9	0,80	0,50	0,80	0,30	0,50	0,16
0,80	2,2	0,95	0,60	0,95	0,35	0,60	0,20
1,00	2,7	1,20	0,75	1,2	0,40	0,75	0,25
1,20	3,3	1,40	0,90	1,45	0,45	0,90	0,30

Таблица 2. Гранулометрический состав транспортируемого материала

Номер j фракции,	j=1	j=2	j=3	j=4	j=5	j=6	j=7	j=8	j=9
Размер отверстий смежных сит, мм	20 10	10 5	5 2,5	2,5 1,25 '	1,25 0,63	0,63 0,4	0,4 0,2	0,2 0,1	0,1 0
Средний диаметр фракции dj, мм	15	7,5	3,75	1,88.	0,99	0,515	0,3	0,15	0,05

* z =100(1 – 0,15 ).

При N =25

mj, %	2	31	25	24	8	2	3	3	2
mj dj **	30	232,5	93,75	45,12.	7,92	1,03	0,9	0,45	0,1
Интегральная сумма mj	100	98	67	42	18	10	8	5	2

Таблица 3. Длина участков аспирационной сети

Длина участков аспирационной сети	Схема 1		Схема 2
	для нечетных N	для N=25, м	для четных N
l1	22,5–0,5N	10	19–0,4N
l2	17,5–0,5N	5	14–0,4N
l3	14–0,4N	4	13–0,4N
l4	18–0,4N	8	15–0,4N
l5	25–0,4N	15	20–0,4N
l6	18–0,4N	8	22–0,4N
l7	16–0,4N	6	16–0,4N
l8	25–0,4N	15	14–0,4N
l9	13–0,4N	3	17–0,4N

Рис. 2. Аксонометрические схемы аспирационной системы перегрузочных узлов: 1 – перегрузочный узел; 2 – аспирационные патрубки (местные отсосы); 3 – пылеуловитель (циклон); 4 – вентилятор