Cálculo de RD de aspiración. Instalaciones de aspiración: recomendaciones de selección e instalación. Instalación de sistemas de aspiración

El sistema de aspiración de aire limpia de la contaminación industrial. espacio interior Talleres de montaje de pinturas y barnices y producción. En pocas palabras: el sistema de aspiración es una de las variedades del filtro "industrial", enfocado a la eliminación de humos de soldadura, aerosoles de pintura, lodos de aceite y otros desechos de producción.

Y si se guía por las precauciones de seguridad o el sentido común, es simplemente imposible estar en la sala de producción sin aspiración.

El diseño del sistema de aspiración de aire.

Cualquier sistema de aspiración consta de tres componentes principales:

Un ventilador que genera una fuerza de escape.
Sistemas de filtrado que recogen residuos industriales,
Un bloque de contenedores donde se "almacena" toda la "suciedad" tomada del aire.

Como ventilador en los sistemas de aspiración, se utiliza una instalación especial del tipo "Ciclón", que genera tanto fuerza centrífuga como de escape. Al mismo tiempo, la extracción de aire es proporcionada por la misma fuerza, y la fuerza centrífuga realiza la limpieza primaria y "áspera", presionando las partículas de "suciedad" contra las paredes internas del cuerpo del ciclón.

Como unidades de filtración en tales instalaciones, tanto casetes externos - filtros de techo, como internos filtros de bolsa. Además, los elementos de manguera están equipados con un sistema de limpieza por impulsos que asegura el “drenaje” de la “suciedad” acumulada en las tolvas.

Además, los conductos de aire para los sistemas de aspiración de las empresas de carpintería también están equipados con trampas de virutas, filtros especiales que "recogen" grandes desechos industriales. Después de todo, los filtros de bolsa se usan solo para una limpieza fina: atrapan partículas con un calibre de más de un micrómetro.

Este equipo, que consiste en equipar ciclones y conductos de aire con cassettes y sistemas de tratamiento primario y filtros finos de postratamiento, garantiza la recolección de alrededor del 99,9 por ciento de las emisiones industriales, incluso en la empresa menos favorable para el medio ambiente.

Sin embargo, cada producción "genera" su propio tipo residuos industriales, cuyas partículas tienen una determinada densidad, masa y estado de agregación. Por lo tanto, para trabajo exitoso la instalación en cada caso es necesaria diseño individual aspiración, basada en la física y caracteristicas quimicas"desperdiciar".

Sistemas típicos de succión de aire

A pesar de lo excepcionalmente individual características de presentación, que literalmente poseen todos los esquemas de aspiración, las estructuras de este tipo, sin embargo, pueden clasificarse según el tipo de diseño. Y este método de clasificación nos permite distinguir los siguientes tipos de aspiradores:

Además, todos los sistemas de aspiración también se pueden clasificar según el principio de eliminación del caudal filtrado. Y según este principio de clasificación, todas las instalaciones se dividen en:

Aspiradores de flujo directo, goteo flujo de escape fuera del local, taller o edificio atendido.
Aspiradores de recirculación que solo filtran el flujo de escape, después de lo cual se alimenta a la red de ventilación de suministro del taller.

En términos de seguridad la mejor opción El diseño es una instalación de flujo directo que elimina los desechos fuera del taller. Y desde el punto de vista de la eficiencia energética, la opción de diseño más atractiva es un aspirador de recirculación: devuelve el filtrado y aire caliente, ayudando a ahorrar en calefacción o aire acondicionado.

Cálculo de sistemas de aspiración

Al diseñar una instalación de aspiración trabajo de asentamiento se lleva a cabo de acuerdo con el siguiente esquema:

En primer lugar, se determinan los caudales de aire de referencia. Además, las normas de referencia deben proyectarse sobre volúmenes locales específicos, teniendo en cuenta la pérdida de carga en cada punto de aspiración.
En la siguiente etapa, se determina la tasa de intercambio de aire, suficiente para aspirar partículas de desechos industriales de cierto tipo. Además, todos los mismos libros de referencia se utilizan para determinar la velocidad.
Además, el rendimiento de los sistemas de filtración se determina a partir de la concentración esperada de residuos, haciendo un ajuste por emisiones máximas. Para hacer esto, basta con aumentar los indicadores de referencia en un 5-10 por ciento.
Al final se determinan los diámetros de los ductos de aire, la fuerza de presión de los ventiladores, la ubicación de los canales y demás equipos.

Al mismo tiempo, durante los cálculos, es necesario tener en cuenta no solo las características de referencia, sino también los parámetros individuales, como la temperatura y la humedad del aire, la duración del turno, etc.

Como resultado, el trabajo de cálculo realizado teniendo en cuenta las necesidades individuales del cliente se vuelve casi un orden de magnitud más complicado. Por lo tanto, solo las oficinas de diseño más experimentadas realizan dicho trabajo.

Al mismo tiempo, no debe confiar en los recién llegados o no profesionales en este caso: puede perder no solo equipos, sino también trabajadores, después de lo cual la empresa puede cerrarse por decisión judicial, y aún más problemas esperan a las personas responsables que tomó la decisión de encargar un equipo dudoso.

Introducción

local ventilación de escape desempeña el papel más activo en el complejo de medios de ingeniería para normalizar las condiciones de trabajo sanitarias e higiénicas en locales industriales. En las empresas asociadas con el procesamiento de materiales a granel, este papel lo desempeñan los sistemas de aspiración (AS), que aseguran la localización del polvo en los lugares de su formación. Hasta ahora, la ventilación de intercambio general ha desempeñado un papel auxiliar: proporcionaba compensación por el aire extraído por la central nuclear. La investigación del departamento MOPE BelGTASM demostró que la ventilación general es parte integral un complejo de sistemas de eliminación de polvo (aspiración, sistemas para combatir la formación de polvo secundario - lavado hidráulico o recolección de polvo por aspiración en seco, ventilación general).

A pesar de una larga historia de desarrollo, la aspiración ha recibido una base científica y técnica fundamental solo en las últimas décadas. Esto fue facilitado por el desarrollo de la ingeniería de ventiladores y la mejora de la tecnología de purificación de aire del polvo. También creció la necesidad de aspiraciones de los sectores de rápido desarrollo de la industria de la construcción metalúrgica. Han surgido varias escuelas científicas destinadas a resolver problemas emergentes. cuestiones ambientales. En el campo de la aspiración, Ural (Butikov S.E., Gervasiev A.M., Glushkov L.A., Kamyshenko M.T., Olifer V.D. y otros), Krivoy Rog (Afanasiev I.I., Boshnyakov E.N. ., Neikov O.D., Logachev I.N., Minko V.A., Serenko A.S., Sheleketin A.V. y las escuelas estadounidenses (Khemeon V., Pring R.) que crearon las bases modernas del diseño y la metodología de cálculo de las localizaciones de emisión de polvo mediante aspiración. soluciones tecnicas en el campo del diseño de sistemas de aspiración están consagrados en una serie de materiales normativos y científicos y metodológicos.

real materiales de enseñanza resumir los conocimientos acumulados en el campo del diseño sistemas de succión y sistemas de recolección de polvo por vacío centralizado (CPU). El uso de este último se está expandiendo especialmente en la producción, donde el lavado hidráulico es inaceptable por razones tecnológicas y de construcción. Los materiales metodológicos destinados a la formación de ingenieros ambientales complementan el curso "Ventilación industrial" y prevén el desarrollo de habilidades prácticas para estudiantes de último año de la especialidad 17.05.09. Estos materiales están destinados a garantizar que los estudiantes sean capaces de:

Determinar el rendimiento requerido de los escapes locales de la CA y las boquillas de la CPU;

Elige racional y sistemas confiables tuberías con pérdidas mínimas energía;

Definir potencia requerida unidad de succión y seleccione los medios de tiro apropiados

Y ellos sabían:

base física cálculo del rendimiento de las succiones SS locales;

Diferencia fundamental calculo hidraulico sistemas de sala de control central y red de conductos de aire de CA;

Diseño estructural de casetas para unidades de transferencia y boquillas de la CPU;

Principios para garantizar la confiabilidad de la operación del AS y la CPU;

Principios de selección de ventiladores y características de su funcionamiento para un sistema de tuberías específico.

Pautas centrado en la resolución de dos problemas prácticos: “Cálculo y selección de equipos de aspiración (tarea práctica nº 1), “Cálculo y selección de equipos para un sistema de limpieza de polvo y derrames por aspiración (tarea práctica nº 2)”.

La aprobación de estas tareas se realizó en el semestre de otoño de 1994 en las clases prácticas de los grupos AG-41 y AG-42, cuyos alumnos los compiladores expresan su agradecimiento por las imprecisiones y errores técnicos identificados por ellos. Estudio cuidadoso de los materiales por parte de los estudiantes Titov V.A., Seroshtan G.N., Eremina G.V. nos dio una razón para hacer cambios en el contenido y la edición de las directrices.

1. Cálculo y selección de equipos de aspiración

Objeto del trabajo: determinación del rendimiento requerido de la unidad de aspiración que sirve al sistema de refugios de aspiración de los lugares de carga de cintas transportadoras, selección del sistema de conductos de aire, colector de polvo y ventilador.

La tarea incluye:

A. Cálculo del rendimiento de las succiones locales (volúmenes de aspiración).

B. Cálculo de la composición dispersa y concentración de polvo en el aire aspirado.

B. Elección del colector de polvo.

D. Cálculo hidráulico del sistema de aspiración.

D. La elección de un ventilador y un motor eléctrico para ello.

Datos iniciales

(Los valores numéricos de los valores iniciales están determinados por el número de la variante N. Los valores para la variante N = 25 se indican entre paréntesis).

1. Consumo de material transportado

G m \u003d 143.5 - 4.3N, (G m \u003d 36 kg / s)

2. Densidad de partículas de material a granel

2700 + 40N, (= 3700 kg/m3).

3. Contenido de humedad inicial del material

4,5 - 0,1 N, (%)

4. Parámetros geométricos tolva de transferencia, (fig. 1):

h 1 \u003d 0.5 + 0.02N, ()

h 2 \u003d 1 + 0.02N,

h 3 \u003d 1–0.02N,

5. Tipos de refugios del lugar de carga de la cinta transportadora:

0 - refugios con paredes simples (para N pares),

D - refugios con paredes dobles (para N impar),

Ancho de la cinta transportadora B, mm;

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

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

S W - área de la sección transversal de la canaleta.

Arroz. 1. Aspiración de la unidad de transferencia: 1 - transportador superior; 2 - refugio superior; 3 - tolva de transferencia; 4 - refugio inferior; 5 - embudo de succión; 6 - paredes exteriores laterales; 7 - paredes interiores laterales; 8 - duro partición interna; 9 - cinta transportadora; 10 - paredes exteriores finales; 11 - pared interior final; 12 - transportador inferior

Tabla 1. Dimensiones geométricas del abrigo inferior, m

Ancho de la cinta transportadora B, m

Tabla 2. Composición granulométrica del material transportado

Número de fracción j,
El tamaño de las aberturas de los tamices adyacentes, mm.
Fracción promedio de diámetro d j , mm

* z = 100(1 - 0,15).

Con N = 25

Tabla 3. Longitud de tramos de la red de aspiración

La longitud de los tramos de la red de aspiración.
La longitud de los tramos de la red de aspiración.	para N impar	incluso para N

Arroz. Fig. 2. Diagramas axonométricos del sistema de aspiración de las unidades de transferencia: 1 – unidad de transferencia; 2 - boquillas de succión (succión local); 3 - colector de polvo (ciclón); 4 - ventilador

2. Cálculo del rendimiento de la succión local

El cálculo del volumen de aire necesario extraído del refugio se basa en la ecuación de balance de aire:

El caudal de aire que ingresa al refugio a través de fugas (Q n; m 3 / s) depende del área de fugas (F n, m 2) y del valor óptimo del vacío en el refugio (P y, Pensilvania):

donde está la densidad del aire circundante (en t 0 \u003d 20 ° С; \u003d 1.213 kg / m 3).

Para cubrir la zona de carga del transportador, las fugas se concentran en la zona de contacto de las paredes exteriores con la cinta transportadora en movimiento (ver Fig. 1):

donde: P - el perímetro del refugio en el plano, m; L 0 - longitud del refugio, m; b es el ancho del refugio, m; es la altura de la ranura condicional en la zona de contacto, m.

Tabla 4

Tipo de material transportado	Diámetro medio, mm	Refugio tipo "0"	Refugio tipo "D"
Tipo de material transportado	Diámetro medio, mm
aterronado
Granoso
En polvo

Consumo de aire que ingresa al refugio a través de la tolva, m 3 / s

donde S es el área de la sección transversal de la canaleta, m 2; - el caudal del material recargado a la salida del chute (velocidad final de caída de partículas), se determina secuencialmente mediante el cálculo:

a) velocidad al inicio del canal, m/s (al final del primer tramo, ver Fig. 1)

G=9,81 m/s2 (5)

b) velocidad al final de la segunda sección, m/s

c) velocidad al final de la tercera sección, m/s

– coeficiente de deslizamiento del componente (“coeficiente de eyección”) u – velocidad del aire en el chute, m/s.

El factor de deslizamiento de los componentes depende del número de Butakov-Neikov*

y el criterio de Euler

donde d es el diámetro medio de las partículas del material recargado, mm,

(10)

(si resulta que debe tomarse como diámetro medio calculado; - la suma de los coeficientes de resistencia local (k.m.c.) del canalón y de los abrigos

ζ in - c.m.s, entrada de aire en la cubierta superior, relacionada con la presión dinámica del aire al final del canalón.

F en - el área de fugas del refugio superior, m 2;

* Los números de Butakov-Neikov y Euler son la esencia de los parámetros M y N ampliamente utilizados en materiales normativos y educativos.

– cms canalones (=1,5 para canalones verticales, = 90°; =2,5 si hay una sección inclinada, es decir, 90°) ; – cms una partición rígida (para un refugio de tipo "D"; en un refugio de tipo "0" no hay partición rígida, en este caso carril \u003d 0);

Tabla 5. Valores para albergue tipo “D”

Ψ es el coeficiente de arrastre de partículas

β es la concentración volumétrica de partículas en el canalón, m 3 /m 3

es la relación entre la velocidad del flujo de partículas al comienzo del conducto y la velocidad del flujo final.

Con los números B u y E u encontrados, el coeficiente de deslizamiento de los componentes se determina para un flujo de partículas uniformemente acelerado mediante la fórmula:

La solución de la ecuación (15)* se puede encontrar por el método de aproximaciones sucesivas, suponiendo como primera aproximación

(16)

Si resulta que φ 1

Consideremos el procedimiento de cálculo con un ejemplo.

1. Con base en la composición granulométrica dada, construimos un gráfico integral de la distribución del tamaño de las partículas (usando la suma integral m i encontrada previamente) y encontramos el diámetro medio (Fig. 3) d m = 3.4 mm > 3 mm, es decir tenemos un caso de sobrecarga de material grumoso y, por tanto, = 0,03 m; P y \u003d 7 Pa (Tabla 4). De acuerdo con la fórmula (10), el diámetro medio de partícula.

2. De acuerdo con la fórmula (3), determinamos el área de fugas del refugio inferior (teniendo en cuenta que L 0 \u003d 1,5 m; b \u003d 0,6 m, en B \u003d 0,5 m (ver tabla 1 )

F n \u003d 2 (1.5 + 0.6) 0.03 \u003d 0.126 m 2

3. Según la fórmula (2), determinamos el caudal de aire que entra por las filtraciones del refugio

Hay otras fórmulas para determinar el coeficiente, incl. para el flujo de pequeñas partículas, cuya velocidad se ve afectada por la resistencia del aire.

Arroz. 3. Gráfica integral de distribución de tamaño de partículas

4. De acuerdo con las fórmulas (5) ... (7) encontramos la velocidad del flujo de partículas en la tolva:

por lo tanto

n = 4,43 / 5,87 = 0,754.

5. Según la fórmula (11), determinamos la suma de los c.m.s. canaletas, teniendo en cuenta la resistencia de los abrigos. Cuando F en \u003d 0.2 m 2, según la fórmula (12) tenemos

Con h/H = 0,12/0,4 = 0,3,

según la tabla 5 encontramos ζ n ep =6.5;

6. De acuerdo con la fórmula (14), encontramos la concentración de volumen de partículas en el chute

7. Según la fórmula (13), determinamos el coeficiente de arrastre
partículas en el conducto

8. Usando las fórmulas (8) y (9), encontramos el número de Butakov-Neikov y el número de Euler, respectivamente:

9. Determinar el coeficiente de "eyección" de acuerdo con la fórmula (16):

Y, por lo tanto, puede usar la fórmula (17) teniendo en cuenta (18) ... (20):

10. Según la fórmula (4), determinamos el caudal de aire que ingresa al abrigo inferior de la primera unidad de transbordo:

Para reducir los cálculos, establezcamos el caudal para el segundo, tercer y cuarto nodo de transferencia.

a 2 \u003d 0.9; a 3 \u003d 0.8; a 4 \u003d 0.7

Los resultados de los cálculos se ingresan en la primera línea de la tabla. 7, suponiendo que todos los nodos de transbordo estén equipados con el mismo abrigo, el caudal de aire que entra por las fugas del i-ésimo nodo de transbordo, Q n i = Q n = 0,278 m 3 /s. El resultado se ingresa en la segunda línea de la tabla. 7, y la cantidad de gastos Q w i + Q n i - en el tercero. El monto de los gastos, - representa el rendimiento total de la instalación de aspiración (caudal de aire que ingresa al colector de polvo - Q n) y se ingresa en la octava columna de esta línea.

Cálculo de la composición dispersa y concentración de polvo en el aire aspirado

Densidad del polvo

La tasa de flujo de aire que ingresa a la salida a través del conducto es Q zhi (a través de fugas para el tipo de refugio "O" - Q ni = Q H), retirado del refugio - Q ai (ver Tabla 7).

Parámetros geométricos del refugio (ver Fig. 1), m:

longitud - L 0; ancho - b; altura - n

Área de la sección transversal, m:

a) tubería de succión F en = bc .;

b) refugios entre las paredes exteriores (para salida tipo "O")

c) refugios entre las paredes interiores (para refugio tipo "D")

F1 =b1H;

donde b es la distancia entre las paredes exteriores, m; b 1 - distancia entre las paredes interiores, m; H es la altura del refugio, m; c es la longitud de la sección de entrada de la tubería de succión, m.

En nuestro caso, en B = 500 mm, para un refugio de doble pared (refugio tipo "D") b = 0,6 m; b 1 \u003d 0,4 m; C = 0,25 m; altura = 0,4 m;

Finx \u003d 0.25 0.6 \u003d 0.15 m 2; F 1 \u003d 0.4 0.4 \u003d 0.16 m 2.

Retirando el embudo de aspiración de la canaleta: a) para refugio tipo "0" L y \u003d L; b) para refugio tipo "D" L y \u003d L -0.2. En nuestro caso, L y \u003d 0.6 - 0.2 \u003d 0.4 m.

velocidad media aire dentro del refugio, m/s:

a) para refugio tipo "D"

b) para tapa tipo "0"

\u003d (Q W +0.5Q H) / F 2. (22)

Velocidad de entrada de aire en el embudo de aspiración, m/s:

Q a / F en (23)

Diámetro de la partícula más grande en el aire aspirado, µm:

Usando la fórmula (21) o usando la fórmula (22), determinamos la velocidad del aire en el refugio e ingresamos el resultado en la línea 4 de la tabla. 7.

De acuerdo con la fórmula (23), determinamos la velocidad de entrada del aire en el embudo de aspiración e ingresamos el resultado en la línea 5 de la tabla. 7.

De acuerdo con la fórmula (24), determinamos e ingresamos el resultado en la línea 6 de la tabla. 7.

Tabla 6. Contenido másico de partículas de polvo en función de

Número de fracción j	Tamaño de fracción, µm	Fracción de masa de partículas de la j-ésima fracción (, %) en, micras

Los valores correspondientes al valor calculado (o el valor más cercano) se escriben de la columna de la tabla 6 y los resultados (en fracciones) se ingresan en las líneas 11 ... 16 de las columnas 4 ... 7 de la tabla . 7. También puede usar una interpolación lineal de los valores de la tabla, pero tenga en cuenta que como resultado obtenemos, por regla general, y, por lo tanto, debe ajustar el valor máximo (para asegurarse).

Determinación de la concentración de polvo

Consumo de material - , kg / s (36),

Densidad de partículas de material - , kg/m 3 (3700).

El contenido de humedad inicial del material es, % (2).

El porcentaje de partículas más finas en el material recargado es , % (a =149…137 µm, =2 + 1.5=3.5%. El consumo de polvo recargado con el material es , g/s (103.536=1260).

Volúmenes de aspiración -, m 3 / s (). La velocidad de entrada en el embudo de succión - , m / s ().

La concentración máxima de polvo en el aire eliminado por succión local del i-ésimo refugio (, g / m 3),

Concentración real de polvo en el aire aspirado

, (26)

donde está el factor de corrección determinado por la fórmula

donde

para refugios de tipo "D", para refugios de tipo "O"; en nuestro caso (en kg / m 3)

O con W \u003d W 0 \u003d 2%

1. De acuerdo con la fórmula (25), calculamos e ingresamos los resultados en la línea 7 de la tabla de resumen. 7 (dividimos el consumo de polvo dado por el valor numérico correspondiente de la línea 3 e ingresamos los resultados en la línea 7; por conveniencia, en la nota, es decir, en la columna 8, escribimos el valor).

2. De acuerdo con las fórmulas (27 ... 29) a la humedad establecida, construimos una relación calculada del tipo (30) para determinar el factor de corrección, cuyos valores se ingresan en la línea 8 de la tabla resumen. 7.

Ejemplo. Usando la fórmula (27), encontramos el factor de corrección psi y m/s:

Si el contenido de polvo del aire resulta significativo (> 6 g/m 3 ), es necesario proporcionar métodos de ingeniería para reducir la concentración de polvo, por ejemplo: hidroriego del material recargado, reduciendo la tasa de entrada de aire en el embudo de aspiración, instalando elementos de precipitación en la cubierta o utilizando aspiradores - separadores locales. Si por hidroriego es posible aumentar la humedad al 6%, entonces tendremos:

A =3.007, =2.931 g/m 3 y como relación calculada usamos la relación (31).

3. Utilizando la fórmula (26), determinamos la concentración real de polvo en la succión local i-ésima e ingresamos el resultado en la línea 9 de la tabla. 7 (los valores de la línea 7 se multiplican por los valores correspondientes a la i-ésima succión - los valores de la línea 8).

Determinación de la concentración y composición dispersa del polvo frente al colector de polvo

Para seleccionar la unidad de recolección de polvo del sistema de aspiración que sirve a todas las succiones locales, es necesario encontrar los parámetros promedio del aire frente al colector de polvo. Para determinarlos, se utilizan las relaciones de equilibrio obvias de las leyes de conservación de la masa transportada a través de los conductos de polvo (asumiendo que la deposición de polvo en las paredes de los conductos es despreciable):

Para la concentración de polvo en el aire que ingresa al colector de polvo, tenemos una relación obvia:

Teniendo en cuenta que el consumo de polvo j-fracciones en i-ésima succión local

Es obvio que

1. Multiplicando de acuerdo con la fórmula (32) los valores de la línea 9 y línea 3 de la Tabla. 7, encontramos el consumo de polvo en la succión i - m, e ingresamos sus valores en la línea 10. Ponemos la suma de estos costos en la columna 8.

Arroz. 4. Distribución de partículas de polvo por tamaño antes de ingresar al colector de polvo

Tabla 7. Resultados de los cálculos de los volúmenes de aire aspirado, composición dispersa y concentración de polvo en los escapes locales y frente al colector de polvo

Convenciones	Dimensión	Para la i-ésima succión	Nota
Convenciones	Dimensión		Nota







			g/s a W=6%

2. Multiplicando los valores de la línea 10 por los valores correspondientes de las líneas 11…16, obtenemos, de acuerdo con la fórmula (34), el valor del consumo de polvo de la j-ésima fracción en la i-ésima succión local. Los valores de estas cantidades se ingresan en las líneas 17 ... 22. La suma línea por línea de estos valores, anotados en la columna 8, representa el caudal de la j-ésima fracción frente al colector de polvo, y la proporción de estos asciende a Consumo total polvo de acuerdo con la fórmula (35) es fracción de masa j-ésima fracción de polvo que ingresa al colector de polvo. Los valores se ponen en la columna 8 de la tabla. 7.

3. Con base en la distribución del tamaño de las partículas de polvo calculada como resultado de la construcción del gráfico integral (Fig. 4), encontramos el tamaño de las partículas de polvo, más pequeño que el polvo inicial que contiene 15.9% de peso total partículas (µm), diámetro medio (µm) y variación de la distribución del tamaño de las partículas: .

Los más utilizados en la depuración de las emisiones de aspiración de polvo son los colectores de polvo secos inerciales - ciclones del tipo TsN; inercial colectores de polvo húmedo- ciclones - probadores SIOT, colectores de polvo por coagulación húmeda KMP y KCMP, rotoclones; filtros de contacto - manga y granular.

Para sobrecargas de seco sin calentar grandes materiales por regla general se utilizan ciclones NIOGAZ a concentraciones de polvo de hasta 3 g/m 3 y micras, o filtros de mangas a altas concentraciones de polvo y su menor tamaño. En empresas con ciclos cerrados de suministro de agua, se utilizan colectores de polvo húmedos inerciales.

Consumo de aire limpio -, m 3 / s (1.7),

La concentración de polvo en el aire frente al colector de polvo es g / m 3 (2,68).

La composición de dispersión del polvo en el aire frente al colector de polvo es (consulte la Tabla 7).

El diámetro medio de las partículas de polvo es , µm (35,0).

Dispersión de la distribución del tamaño de partículas - (0.64),

Al elegir ciclones de tipo TsN como colector de polvo, siguientes parámetros(Cuadro 8).

conducto de aire transportador de succión hidráulico

Tabla 8 Resistencia hidráulica y la eficiencia de los ciclones

Parámetro
μm es el diámetro de las partículas capturadas en un 50% en un ciclón con un diámetro de m a la velocidad del aire, viscosidad dinámica del aire Pa s y densidad de partículas kg / m 3
M / s: la velocidad óptima del aire en la sección transversal del ciclón
Dispersión de coeficientes de purificación parcial -
El coeficiente de resistencia local del ciclón, referido a la presión dinámica del aire en la sección transversal del ciclón, ζ c:
para un ciclón
para un grupo de 2 ciclones
para un grupo de 4 ciclones

Concentración admisible de polvo en el aire, emisión a la atmósfera, g/m 3

a m 3 / s (37)

a m 3 / s (38)

Donde el coeficiente que tiene en cuenta la actividad fibrogénica del polvo se determina en función del valor de la concentración máxima permisible (MAC) de polvo en el aire área de trabajo:

MPC mg/m3

Grado requerido de purificación del aire del polvo, %

Grado estimado de purificación del aire por polvo, %

(40)

¿De dónde es el grado de purificación del aire? j-ésimo polvo fracciones, % (eficiencia fraccionaria - tomada de acuerdo con los datos de referencia).

La composición dispersa de muchos polvos industriales (a 1< <60 мкм) как и пофракционная степень их очистки и инерционных пылеуловителю подчиняется логарифмически нормальному закону распределения, и общая степень очистки определяется по формуле :

donde

donde es el diámetro de las partículas captadas en un 50% en un ciclón de diámetro Dc a una velocidad media del aire en su sección transversal,

– coeficiente dinámico de la viscosidad del aire (en t=20 °С, =18,09–10–6 Pa–s).

La integral (41) no se resuelve en cuadraturas, y sus valores se determinan por métodos numéricos. En mesa. 9 muestra los valores de función encontrados por estos métodos y tomados de la monografía.

Es fácil establecer que

esta es la integral de probabilidad, cuyos valores tabulares se dan en muchos libros de referencia matemáticos (ver, por ejemplo,).

Consideraremos el procedimiento de cálculo en un maquillador específico.

1. Concentración permisible de polvo en el aire después de su purificación de acuerdo con la fórmula (37) en MPC en el área de trabajo de 10 mg / m 3 ()

2. El grado requerido de purificación del aire del polvo según la fórmula (39) es

Tal eficiencia de limpieza para nuestras condiciones (μm y kg/m 3 ) puede ser proporcionada por un grupo de 4 ciclones TsN-11

3. Determine el área de la sección transversal requerida de un ciclón:

4. Determinar el diámetro estimado del ciclón:

Seleccionamos el más cercano de la serie normalizada de diámetros de ciclones (300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000 mm), a saber, m.

5. Determine la velocidad del aire en el ciclón:

6. Usando la fórmula (43), determinamos el diámetro de las partículas atrapadas en este ciclón en un 50%:

7. Según la fórmula (42), determinamos el parámetro X:

El resultado obtenido, basado en el método NIOGAS, asume una distribución logarítmicamente normal de partículas de polvo por tamaño. De hecho, la composición dispersa del polvo, en el área de partículas grandes (> 60 μm), en el aire aspirado para los refugios de los sitios de carga del transportador difiere de la ley logarítmica normal. Por lo tanto, se recomienda comparar el grado de depuración calculado con los cálculos mediante la fórmula (40) o con la metodología del Departamento MOPE (para ciclones), en base a un enfoque discreto al que se trata en su totalidad en el curso "Mecánica de Aerosoles".

Una forma alternativa de determinar el valor confiable del grado general de purificación del aire en los colectores de polvo es establecer Estudios experimentales y comparándolos con los calculados, que recomendamos para un estudio en profundidad del proceso de depuración del aire a partir de material particulado.

9. La concentración de polvo en el aire después de la limpieza es

aquellas. menos de lo permitido.

1OSSTR0Y URSS Glavpromstroyaroekt SOYUaSANTEKHTSROEKT Instituto Estatal de Diseño SANTEHPROEKT GPI Tsroektproshzentilation VNIYGS

Directrices para el cálculo de conductos de aire a partir de piezas unificadas.

Moscú 1979

Dejevued por MSK y Amts

1. Disposiciones generales...........

3 Cálculo de la red de sistemas de aspiración. . . . 4. Ejemplos de cálculo..........

Aplicaciones

1. Partes unificadas de sistemas de conductos metálicos. propósito general......44

2. Detalles de conductos metálicos redondos

secciones de los sistemas de aspiración .......... 79

3. Tabla de cálculo de conductos metálicos sección redonda...........83

4. Tabla de cálculo de conductos metálicos rectangulares ........ 89

5. Probabilidades resistencia local unificar

partes nominales de conductos de aire metálicos para sistemas de uso general ....... 109

6* Coeficientes de resistencia local de oferta y sistemas de escape........ 143

7. Selección de diafragmas para conductos de aire metálicos de sección transversal redonda y rectangular. . 155

8. Valores -j- para conductos metálicos

sistemas de aspiración...........187

9. Coeficientes de resistencia local de conductos de aire metálicos de sistemas de aspiración. . . 189

10. Selección de diafragmas cónicos para conductos de aire.

sistemas de aspiración...........193

11. Fórmulas para determinar coeficientes

resistencias locales .......... 199

Referencias .............. 204

Instituto Estatal de Diseño Santskhproekt

Glavpromstroyproskta Gosstroy URSS (GPI Santekhproekt), 1979

Las "Directrices para el cálculo de conductos de aire a partir de partes unificadas" fueron desarrolladas conjuntamente por GPI Santekhproekt de Gosstroy de la URSS, GPI Proektpromventilyatsiya y VNYIGS de la URSS Minmontazhspetsstroy.

Con la entrada en vigor de esta "Guía", las "Instrucciones para el cálculo conductos de ventilación"(Serie AZ-424).

La "Guía" se basa en * "Instrucciones para el uso y cálculo de conductos de aire de partes unificadas" y "Tiempo normal para conductos de aire metálicos de sección circular para sistemas de aspiración".

Para mecanizar y optimizar el cálculo de los conductos de aire, se desarrolló el programa "Kharkov-074" para la computadora Minsk-22.

Para comprar este programa, debe comunicarse con el fondo de la industria de algoritmos y programas TsNIPMSS (II7393, Moscú, GSP-I, Novye Cheryomushki, trimestre 28, edificio 3).

Envíe todos los comentarios y sugerencias sobre la "Guía" a la Institución Estatal de Diseño Santekhproekt (105203, Moscú, Ny*ne-Pervomaiskaya, 46).

I. Disposiciones generales

1.1. Esta Guía se ha desarrollado además de los requisitos del capítulo SNiP "Calefacción, ventilación y aire acondicionado" y está destinada al diseño y cálculo de conductos de aire metálicos para sistemas de ventilación, aire acondicionado, calentamiento de aire(sistemas de propósito general) y aspiración de edificios y estructuras en construcción y reconstruidas.

1.2. Los conductos metálicos para sistemas de uso general deberían, por regla general, estar provistos de piezas normalizadas (véase el Anexo I). En casos excepcionales, se permite el uso de piezas no normalizadas.

(en condiciones de hacinamiento, si es debido soluciones constructivas requisitos arquitectónicos u otros).

1.3. Los conductos de aire metálicos de los sistemas de aspiración deben proporcionarse solo a partir de secciones rectas, curvas, tes y cruces de sección transversal circular, indicadas en pr.

2. Cálculo de una red de sistemas de propósito general

2.1. El cálculo aerodinámico de la red se realiza con el fin de determinar la presión total necesaria para asegurar el caudal de aire estimado en todos los tramos,

2.2. La pérdida de presión total P (kgf/u 2 o Hz), se define como la suma de las pérdidas de presión debidas a la fricción y la resistencia local

A>-£(7tf-Z)> (I)

i-de K - pérdida de presión debido a la fricción, kgf / m 2 o Pa por I m de la longitud del conducto;

Z es la longitud de la sección calculada, m;

1 - pérdida de presión en resistencias locales, kgf / m 2 o Pa en el área de diseño.

2.3, La pérdida de presión por fricción por 1 m de la longitud del orificio de aire está determinada por la fórmula

R = lrb > (2)

donde d es el coeficiente de resistencia al rozamiento; d - diámetro de la sección calculada, s,

para conductos de aire rectangulares - diámetro hidráulico, determinado por la fórmula

Aquí, S, h son las dimensiones de los lados de los conductos de aire, m;

pl, - presión dinámica en el área de diseño,

kgf/m 2 o Pa x)

V es la velocidad del movimiento del aire en la sección calculada, m/s;

tu" - Gravedad específica aire moviéndose a lo largo del área calculada, kg / m 3;

Aceleración de la gravedad 9,81 m/s 2 ; p - densidad del aire en el área calculada, kg / m 3.

2.4. El coeficiente de resistencia a la fricción está determinado por las fórmulas:

a) en 4 10 3 ^< 6 " 10^

b) en 6 * 1СГ Re -

(6)

(7)

0.1266 Re U b ’

x) En la fórmula (4) Pj se da en kgf/m, en la fórmula (5) en Pa.

donde Re es el número de Reynolds, determinado por la fórmula

(8)

d - diámetro hidráulico, m (ver fórmula (3); Y - viscosidad cinemática, ir / c.

2.5. Pérdida de presión debido a la fricción en I y la longitud de los conductos de aire alrededor y secciones rectangulares, el caudal de aire, la velocidad y la presión dinámica se dan en los apéndices 3 y 4. Los valores dados en los apéndices se obtienen mediante las fórmulas (1) - (8) para conductos de aire metálicos con una gravedad específica del aire de 1,2 kg / m 3 y una viscosidad cinemática de 15 IG 1 m 2 /s.

Si la gravedad específica del aire difiere de 1,2 kg/m, entonces se debe ingresar un factor de corrección igual a JT para las pérdidas de carga que se dan en los Anexos 3 y 4,

al determinar la potencia en el eje del ventilador (ver cláusula 2.8).

2.6. La pérdida de presión en las resistencias locales está determinada por la fórmula

donde £ ^ - la suma de los coeficientes de resistencia local

en la zona de asentamiento.

Los valores de los coeficientes de resistencia local de las partes unificadas de los conductos de aire se dan en el Apéndice 5. Al diseñar redes de conductos de aire, se recomienda tomar la relación entre el flujo de aire en la rama y el flujo de aire en el eje en T no más de 0,5. Esta condición prácticamente elimina la necesidad de tees no estandarizados. Los coeficientes de resistencias locales de soluciones no estandarizadas, dispositivos típicos de distribución de aire, persianas, sombrillas y deflectores se dan en el Apéndice 6.

2.7. Si hay una discrepancia entre las pérdidas de presión según secciones separadas Se debe proporcionar una red de conductos de aire con más de 10% de diafragmas. La elección de las ubicaciones de instalación de los diafragmas está determinada por el enrutamiento de las redes. Si disponible en sucursales

secciones verticales, los diafragmas deben instalarse en ellos en lugares accesibles para la instalación. Los diafragmas se instalan al instalar redes de ventilación en la unión de secciones rectas adyacentes de conductos de aire. La selección de aperturas se da en el Apéndice 7.

2.8. La selección de las unidades de ventilación debe realizarse de acuerdo con los valores de rendimiento especificados, teniendo en cuenta las fugas de aire en el aire de escape o la pérdida de aire en sistemas de suministro max (SNiP P-33-75 p. 4.122) y la pérdida de presión total P. Además, el valor de P debe corregirse de acuerdo con la característica más cercana del gráfico para la selección de la unidad de ventilación. La presión total Ru creada por la unidad del ventilador debe ser igual a la pérdida de presión total determinada por la fórmula (1), sin introducir un multiplicador de acuerdo con la cláusula 2.5, que se introduce solo al determinar la potencia en el eje del ventilador.

2.9. La presión gravitatoria de diseño H (kgf/m 2 o Pa x)) para sistemas de ventilación con inducción natural debe determinarse mediante la fórmula

H-b (Kn-Ub)) (Yu)

n \u003d N (Ln-L)> (I)

donde /7 es la altura de la columna de aire, m;

Тн (/уу gravedad específica (densidad) del aire a la temperatura del aire exterior normalizada calculada, kg / m 3 (Pa);

Xb (P $) - gravedad específica (densidad) del aire, locales, kg / m e (Pa),

2.10. La altura de la columna de aire debe tomarse:

a) para sistemas de suministro - desde la mitad del suministro

cámara cuando se calienta aire en ella (o la boca de entrada de aire cuando se suministra aire a la habitación sin calefacción) hasta la mitad de la altura de la habitación;

x) En la fórmula (10) H se da en kgf / v 2, en la fórmula (II) - en Pa

b) para sistemas de escape: desde el centro de la abertura de escape (o el centro de la altura de la habitación, si hay suministro de ventilación) hasta la boca del eje de escape.

2.II. La gama de sistemas de ventilación natural debe tomarse:

a) para sistemas de suministro (distancia horizontal desde la boca de entrada de aire hasta la abertura de suministro más remota): no más de 30 m;

b) para sistemas de escape (distancia horizontal desde el eje de escape hasta la abertura de escape más remota) - no más de 10 m.

2.12. Cuando se instala en un sistema de ventilación de extracción con una inducción natural del deflector, se recomienda seleccionar el diámetro de este último según la serie

I.A94-32 "Paraguas y deflectores para sistemas de ventilación".

2.13. Las pérdidas de presión en la red de conductos de los sistemas de ventilación con impulsos naturales deben determinarse mediante la fórmula (I).

3. Cálculo de la red de sistemas de aspiración

3.2. Cuando se mueve aire con poco polvo con una concentración de masa de mezcla (la relación entre la masa del material transportado y la masa de aire) - * 0.01 kg / kg, la pérdida de presión en el área de diseño está determinada por la fórmula

(12)

Coeficiente de fricción reducido

debe tomarse de acuerdo con los datos

en el Apéndice 8.

Notas: I. Cálculo de conductos de aire (a concentración

la masa de la mezcla es inferior a 0,01 kg/kg) se permite producir de acuerdo con la sección 2;

2. Los valores de los coeficientes de resistencia local de partes de conductos de aire metálicos de sistemas de aspiración se dan en el Apéndice 9.

3. Las pérdidas de presión por fricción para conductos de aire de mangueras metálicas flexibles, en ausencia de datos, deben tomarse 2-2.5 veces más que los valores dados

en el apéndice 3.

3.3. La velocidad mínima de movimiento del aire en los conductos de aire, según la naturaleza del material transportado, se toma de acuerdo con los datos tecnológicos de las industrias relevantes. La velocidad del movimiento del aire en los conductos de aire debe ser mayor que la velocidad de las partículas del material transportado.

ZA, Cuando se mueve aire con una concentración de masa de mezcla superior a 0,01 kg/kg, la pérdida de presión en la red debido a la fricción, la resistencia local y el ascenso de las impurezas transportadas con el aire Pp (kgf/m^) debe determinarse mediante el fórmula

p n =nz^ie g v" (pero

donde K es un coeficiente experimentado que depende de la naturaleza

material transportado. Los valores de K y ja deben tomarse de acuerdo con los datos tecnológicos de las respectivas industrias;

tg - longitud de la sección vertical del conducto, m;

V- concentración en volumen de la mezcla, igual a la relación entre la masa del material transportado y el volumen aire limpio. el valor

ztglf generalmente menos de 3 kgf/m 2 .

uojkho desprecio.

3.5. El cálculo de los conductos de aire de los sistemas de aspiración, por regla general, debe comenzar con la determinación de la cantidad de material transportado y la cantidad de aire transportado, en función de la concentración de masa recomendada de la mezcla. En ausencia de datos sobre la cantidad de material transportado, el flujo de aire debe determinarse en función del diámetro mínimo permitido del conducto (80 mm)

y la velocidad del aire (cláusula 3.3).

3.6. Los conductos de aire de los sistemas de aspiración deben calcularse a partir de la condición de funcionamiento simultáneo de todas las unidades de aspiración. El problema de las pérdidas de presión en secciones individuales de la red de conductos de aire no debe superar el 5%.

3.7. No se permite el control de pérdidas de presión mediante válvulas de compuerta o válvulas de mariposa. Para vincular las pérdidas de presión, se permite:

a) aumentar la cantidad de aire eliminado de una succión particular;

b) instalar diafragmas en las secciones verticales de los sistemas de aspiración con polvo seco, antiadherente y no fibroso (ver Apéndice 7).

3.8. El rendimiento calculado de las unidades de ventilación de los sistemas de aspiración debe tener en cuenta la succión o pérdida de aire en el sistema?: Ah (SNiP P-33-75 pL. 122).

4. EJEMPLOS DE CÁLCULO

EJEMPLO DE CÁLCULO DE UNA RED DE AIRE RED DE ESCAPE DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN DE PROPÓSITO GENERAL

El esquema de diseño se muestra en la fig. YO.

El cálculo se realiza en la siguiente secuencia:

I. Numerar las secciones esquema de diseño por master.?., empezando por el más lejano, y luego siguiendo las respuestas.

Introducción

La ventilación por extracción local juega el papel más activo en el complejo de medios de ingeniería para normalizar las condiciones de trabajo sanitarias e higiénicas en las instalaciones industriales. En las empresas asociadas con el procesamiento de materiales a granel, este papel lo desempeñan los sistemas de aspiración (AS), que aseguran la localización del polvo en los lugares de su formación. Hasta ahora, la ventilación de intercambio general ha desempeñado un papel auxiliar: proporcionaba compensación por el aire extraído por la central nuclear. La investigación del Departamento de MOPE BelGTASM mostró que la ventilación general es una parte integral del complejo de sistemas de eliminación de polvo (aspiración, sistemas para combatir la formación secundaria de polvo: lavado hidráulico o recolección de polvo por aspiración en seco, ventilación general).

A pesar de una larga historia de desarrollo, la aspiración ha recibido una base científica y técnica fundamental solo en las últimas décadas. Esto fue facilitado por el desarrollo de la ingeniería de ventiladores y la mejora de la tecnología de purificación de aire del polvo. También creció la necesidad de aspiraciones de los sectores de rápido desarrollo de la industria de la construcción metalúrgica. Han surgido varias escuelas científicas destinadas a resolver problemas ambientales emergentes. En el campo de la aspiración, Ural (Butikov S.E., Gervasiev A.M., Glushkov L.A., Kamyshenko M.T., Olifer V.D. y otros), Krivoy Rog (Afanasiev I.I., Boshnyakov E.N. ., Neikov O.D., Logachev I.N., Minko V.A., Serenko A.S., Sheleketin A.V. y las escuelas americanas (Khemeon V., Pring R.) que crearon las bases modernas de diseño y metodología de cálculo de localizaciones de emisiones de polvo con la ayuda de aspiración Las soluciones técnicas desarrolladas sobre su base en el campo del diseño de sistemas de aspiración están consagradas en una serie de materiales normativos y científicos y metodológicos.

Estos materiales metodológicos resumen el conocimiento acumulado en el campo del diseño de sistemas de aspiración y sistemas centralizados de recolección de polvo (CPU) por vacío. El uso de este último se está expandiendo especialmente en la producción, donde el lavado hidráulico es inaceptable por razones tecnológicas y de construcción. Complementan el curso materiales metodológicos destinados a la formación de ingenieros ambientales” ventilación industrial»y prever el desarrollo de habilidades prácticas para estudiantes de último año de la especialidad 17.05.09. Estos materiales están destinados a garantizar que los estudiantes sean capaces de:

Determinar el rendimiento requerido de los escapes locales de la CA y las boquillas de la CPU;

Elija sistemas de tuberías racionales y confiables con pérdidas de energía mínimas;

Determine la potencia requerida de la unidad de succión y seleccione los medios de tiro apropiados

Y ellos sabían:

La base física para calcular el rendimiento de las aspiraciones de la central nuclear local;

La diferencia fundamental entre el cálculo hidráulico de los sistemas CPU y la red de conductos de aire de la central nuclear;

Diseño estructural de casetas para unidades de transferencia y boquillas de la CPU;

Principios para garantizar la confiabilidad de la operación del AS y la CPU;

Principios de selección de ventiladores y características de su funcionamiento para un sistema de tuberías específico.

La guía se centra en la resolución de dos problemas prácticos: “Cálculo y selección de equipos de aspiración (tarea práctica nº 1), “Cálculo y selección de equipos para un sistema de limpieza de polvo y derrames por aspiración (tarea práctica nº 2)”.

1. Cálculo y selección de equipos de aspiración

La tarea incluye:

A. Cálculo del rendimiento de las succiones locales (volúmenes de aspiración).

B. Cálculo de la composición dispersa y concentración de polvo en el aire aspirado.

B. Elección del colector de polvo.

D. Cálculo hidráulico del sistema de aspiración.

D. La elección de un ventilador y un motor eléctrico para ello.

Datos iniciales

(Los valores numéricos de los valores iniciales están determinados por el número de la variante N. Los valores para la variante N = 25 se indican entre paréntesis).

1. Consumo de material transportado

G m \u003d 143.5 - 4.3N, (G m \u003d 36 kg / s)

2. Densidad de partículas de material a granel

2700 + 40N, (= 3700 kg/m3).

3. Contenido de humedad inicial del material

4,5 - 0,1 N, (%)

4. Parámetros geométricos del chute de transferencia, (Fig. 1):

h 1 \u003d 0.5 + 0.02N, ()

h 3 \u003d 1–0.02N,

5. Tipos de refugios del lugar de carga de la cinta transportadora:

0 - refugios con paredes simples (para N pares),

D - refugios con paredes dobles (para N impar),

Ancho de la cinta transportadora B, mm;

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

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

S W - área de la sección transversal de la canaleta.

Arroz. 1. Aspiración de la unidad de transferencia: 1 - transportador superior; 2 - refugio superior; 3 - tolva de transferencia; 4 - refugio inferior; 5 - embudo de succión; 6 - paredes exteriores laterales; 7 - paredes interiores laterales; 8 - partición interna rígida; 9 - cinta transportadora; 10 - paredes exteriores finales; 11 - pared interior final; 12 - transportador inferior

Tabla 1. Dimensiones geométricas del abrigo inferior, m

Ancho de la cinta transportadora B, m		b	H	L	C		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

Tabla 2. Composición granulométrica del material transportado

Número de fracción j,	j=1	j=2	j=3	j=4	j=5	j=6	j=7	j=8	j=9
El tamaño de las aberturas de los tamices adyacentes, mm.		10 5	5 2,5	2,5 1,25 "	1,25 0,63	0,63 0,4			0,1 0
Fracción promedio de diámetro d j , mm	15	7,5	3,75	1,88.	0,99	0,515	0,3	0,15	0,05

* z \u003d 100 (1 - 0.15).

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

Tabla 3. Longitud de tramos de la red de aspiración

La longitud de los tramos de la red de aspiración.	Esquema 1		Esquema 2
La longitud de los tramos de la red de aspiración.	para N impar	para N=25,m	incluso para N
		10
		5
		4

Introducción

A pesar de una larga historia de desarrollo, la aspiración ha recibido una base científica y técnica fundamental solo en las últimas décadas. Esto fue facilitado por el desarrollo de la ingeniería de ventiladores y la mejora de la tecnología de purificación de aire del polvo. También creció la necesidad de aspiraciones de los sectores de rápido desarrollo de la industria de la construcción metalúrgica. Han surgido varias escuelas científicas destinadas a resolver problemas ambientales emergentes. En el campo de la aspiración, Ural (Butikov S.E., Gervasiev A.M., Glushkov L.A., Kamyshenko M.T., Olifer V.D. y otros), Krivoy Rog (Afanasiev I.I., Boshnyakov E.N. ., Neikov O.D., Logachev I.N., Minko V.A., Serenko A.S., Sheleketin A.V. y las escuelas americanas (Khemeon V., Pring R.) que crearon las bases modernas de diseño y metodología de cálculo de localizaciones de emisiones de polvo con la ayuda de aspiración Las soluciones técnicas desarrolladas sobre su base en el campo del diseño de sistemas de aspiración están consagradas en una serie de materiales normativos y científicos y metodológicos.

Estos materiales didácticos resumen el conocimiento acumulado en el campo del diseño de sistemas de aspiración y sistemas centralizados de recolección de polvo (CPU) por vacío. El uso de este último se está expandiendo especialmente en la producción, donde el lavado hidráulico es inaceptable por razones tecnológicas y de construcción. Los materiales metodológicos destinados a la formación de ingenieros ambientales complementan el curso "Ventilación industrial" y prevén el desarrollo de habilidades prácticas para estudiantes de último año de la especialidad 17.05.09. Estos materiales están destinados a garantizar que los estudiantes sean capaces de:

Determinar el rendimiento requerido de los escapes locales de la CA y las boquillas de la CPU;

Elija sistemas de tuberías racionales y confiables con pérdidas de energía mínimas;

Determine la potencia requerida de la unidad de succión y seleccione los medios de tiro apropiados

Y ellos sabían:

La base física para calcular el rendimiento de las aspiraciones de la central nuclear local;

La diferencia fundamental entre el cálculo hidráulico de los sistemas CPU y la red de conductos de aire de la central nuclear;

Diseño estructural de casetas para unidades de transferencia y boquillas de la CPU;

Principios para garantizar la confiabilidad de la operación del AS y la CPU;

Principios de selección de ventiladores y características de su funcionamiento para un sistema de tuberías específico.

1. Cálculo y selección de equipos de aspiración

La tarea incluye:

A. Cálculo del rendimiento de las succiones locales (volúmenes de aspiración).

B. Cálculo de la composición dispersa y concentración de polvo en el aire aspirado.

B. Elección del colector de polvo.

D. Cálculo hidráulico del sistema de aspiración.

D. La elección de un ventilador y un motor eléctrico para ello.

Datos iniciales

(Los valores numéricos de los valores iniciales están determinados por el número de la variante N. Los valores para la variante N = 25 se indican entre paréntesis).

1. Consumo de material transportado

G m \u003d 143.5 - 4.3N, (G m \u003d 36 kg / s)

2. Densidad de partículas de material a granel

2700 + 40N, (= 3700 kg/m3).

3. Contenido de humedad inicial del material

4,5 - 0,1 N, (%)

4. Parámetros geométricos del chute de transferencia, (Fig. 1):

h 1 \u003d 0.5 + 0.02N, ()

h 3 \u003d 1–0.02N,

5. Tipos de refugios del lugar de carga de la cinta transportadora:

0 - refugios con paredes simples (para N pares),

D - refugios con paredes dobles (para N impar),

Ancho de la cinta transportadora B, mm;

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

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

S W - área de la sección transversal de la canaleta.

Arroz. 1. Aspiración de la unidad de transferencia: 1 - transportador superior; 2 - refugio superior; 3 - tolva de transferencia; 4 - refugio inferior; 5 - embudo de succión; 6 - paredes exteriores laterales; 7 - paredes interiores laterales; 8 - partición interna rígida; 9 - cinta transportadora; 10 - paredes exteriores finales; 11 - pared interior final; 12 - transportador inferior

Tabla 1. Dimensiones geométricas del abrigo inferior, m

Ancho de la cinta transportadora B, m

Tabla 2. Composición granulométrica del material transportado

Número de fracción j,
El tamaño de las aberturas de los tamices adyacentes, mm.
Fracción promedio de diámetro d j , mm

* z \u003d 100 (1 - 0.15).

Tabla 3. Longitud de tramos de la red de aspiración

La longitud de los tramos de la red de aspiración.
La longitud de los tramos de la red de aspiración.	para N impar	incluso para N

2. Cálculo del rendimiento de la succión local

El cálculo del volumen de aire necesario extraído del refugio se basa en la ecuación de balance de aire:

El caudal de aire que ingresa al refugio a través de fugas (Q n; m 3 / s) depende del área de fugas (F n, m 2) y del valor óptimo del vacío en el refugio (P y, Pensilvania):

(2)

donde está la densidad del aire circundante (en t 0 \u003d 20 ° С; \u003d 1.213 kg / m 3).

Para cubrir la zona de carga del transportador, las fugas se concentran en la zona de contacto de las paredes exteriores con la cinta transportadora en movimiento (ver Fig. 1):

donde: P - el perímetro del refugio en el plano, m; L 0 - longitud del refugio, m; b es el ancho del refugio, m; es la altura de la ranura condicional en la zona de contacto, m.

Tabla 4

Tipo de material transportado	Diámetro medio, mm	Refugio tipo "0"	Refugio tipo "D"
Tipo de material transportado	Diámetro medio, mm
aterronado
Granoso
En polvo

Consumo de aire que ingresa al refugio a través de la tolva, m 3 / s

(4)

a) velocidad al inicio del canal, m/s (al final del primer tramo, ver Fig. 1)

, G=9,81 m/s2 (5)

b) velocidad al final de la segunda sección, m/s

(6)

c) velocidad al final de la tercera sección, m/s

– coeficiente de deslizamiento del componente (“coeficiente de eyección”) u – velocidad del aire en el chute, m/s.

El factor de deslizamiento de los componentes depende del número de Butakov-Neikov*

(8)

y el criterio de Euler

(9)

donde d es el diámetro medio de las partículas del material recargado, mm,

(10)

(si resulta que , debe tomarse como el diámetro medio calculado ; - la suma de los coeficientes de resistencia locales (k.m.s.) del canalón y los abrigos

(11)

ζ in - c.m.s, entrada de aire en la cubierta superior, relacionada con la presión dinámica del aire al final del canalón.

; (12)

F en - el área de fugas del refugio superior, m 2;

* Los números de Butakov-Neikov y Euler son la esencia de los parámetros M y N ampliamente utilizados en normativa y materiales de enseñanza.

Tabla 5. Valores para albergue tipo “D”

Ψ es el coeficiente de arrastre de partículas

(13)

β es la concentración volumétrica de partículas en el canalón, m 3 /m 3

(14)

es la relación entre la velocidad del flujo de partículas al comienzo del conducto y la velocidad del flujo final.

Con los números B u y E u encontrados, el coeficiente de deslizamiento de los componentes se determina para un flujo de partículas uniformemente acelerado mediante la fórmula:

(15)

La solución de la ecuación (15)* se puede encontrar por el método de aproximaciones sucesivas, suponiendo como primera aproximación

(16)

Si resulta que φ 1

, (17)

(18)

(20)

Consideremos el procedimiento de cálculo con un ejemplo.

2. De acuerdo con la fórmula (3), determinamos el área de fugas del refugio inferior (teniendo en cuenta que L 0 \u003d 1,5 m; b \u003d 0,6 m, en B \u003d 0,5 m (ver tabla 1 )

F n \u003d 2 (1.5 + 0.6) 0.03 \u003d 0.126 m 2

3. Según la fórmula (2), determinamos el caudal de aire que entra por las filtraciones del refugio

Hay otras fórmulas para determinar el coeficiente, incl. para el flujo de pequeñas partículas, cuya velocidad se ve afectada por la resistencia del aire.

Arroz. 3. Gráfica integral de distribución de tamaño de partículas

4. De acuerdo con las fórmulas (5) ... (7) encontramos la velocidad del flujo de partículas en la tolva:

por lo tanto

n = 4,43 / 5,87 = 0,754.

5. Según la fórmula (11), determinamos la suma de los c.m.s. canaletas, teniendo en cuenta la resistencia de los abrigos. Cuando F en \u003d 0.2 m 2, según la fórmula (12) tenemos

Con h/H = 0,12/0,4 = 0,3,

según la tabla 5 encontramos ζ n ep =6.5;

6. De acuerdo con la fórmula (14), encontramos la concentración de volumen de partículas en el chute

7. Según la fórmula (13), determinamos el coeficiente de arrastre
partículas en el conducto

8. Usando las fórmulas (8) y (9), encontramos el número de Butakov-Neikov y el número de Euler, respectivamente:

9. Determinar el coeficiente de "eyección" de acuerdo con la fórmula (16):

Y, por lo tanto, puede usar la fórmula (17) teniendo en cuenta (18) ... (20):

10. Según la fórmula (4), determinamos el caudal de aire que ingresa al abrigo inferior de la primera unidad de transbordo:

Para reducir los cálculos, establezcamos el caudal para el segundo, tercer y cuarto nodo de transferencia.

K2 = 0,9; a 3 \u003d 0.8; a 4 \u003d 0.7

Los resultados de los cálculos se ingresan en la primera línea de la tabla. 7, suponiendo que todos los nodos de transbordo estén equipados con el mismo abrigo, el caudal de aire que entra por las fugas del i-ésimo nodo de transbordo, Q n i = Q n = 0,278 m 3 /s. El resultado se ingresa en la segunda línea de la tabla. 7, y la cantidad de gastos Q w i + Q n i - en el tercero. La suma de los gastos , - representa el rendimiento total de la instalación de aspiración (el caudal de aire que entra en el colector de polvo - Q n) y se introduce en la octava columna de esta línea.

Cálculo de la composición dispersa y concentración de polvo en el aire aspirado

Densidad del polvo

La tasa de flujo de aire que ingresa a la salida a través del conducto es Q zhi (a través de fugas para el tipo de refugio "O" - Q ni = Q H), retirado del refugio - Q ai (ver Tabla 7).

Parámetros geométricos del refugio (ver Fig. 1), m:

longitud - L 0; ancho - b; altura - n

Área de la sección transversal, m:

a) tubería de succión F en = bc .;

b) refugios entre las paredes exteriores (para salida tipo "O")

c) refugios entre las paredes interiores (para refugio tipo "D")

En nuestro caso, en B = 500 mm, para un refugio de doble pared (refugio tipo "D") b = 0,6 m; b 1 \u003d 0,4 m; C = 0,25 m; altura = 0,4 m;

Finx \u003d 0.25 0.6 \u003d 0.15 m 2; F 1 \u003d 0.4 0.4 \u003d 0.16 m 2.

Retirando el embudo de aspiración de la canaleta: a) para refugio tipo "0" L y \u003d L; b) para refugio tipo "D" L y \u003d L -0.2. En nuestro caso, L y \u003d 0.6 - 0.2 \u003d 0.4 m.

Velocidad media del aire dentro del refugio, m/s:

a) para refugio tipo "D"

b) para tapa tipo "0"

\u003d (Q W +0.5Q H) / F 2. (22)

Velocidad de entrada de aire en el embudo de aspiración, m/s:

Q a / F en (23)

Diámetro de la partícula más grande en el aire aspirado, µm:

(24)

Usando la fórmula (21) o usando la fórmula (22), determinamos la velocidad del aire en el refugio e ingresamos el resultado en la línea 4 de la tabla. 7.

De acuerdo con la fórmula (23), determinamos la velocidad de entrada del aire en el embudo de aspiración e ingresamos el resultado en la línea 5 de la tabla. 7.

De acuerdo con la fórmula (24), determinamos e ingresamos el resultado en la línea 6 de la tabla. 7.

Tabla 6. Contenido másico de partículas de polvo en función de

Número de fracción j	Tamaño de fracción, µm	Fracción de masa de partículas de la j-ésima fracción (, %) a , µm

Los valores correspondientes al valor calculado (o el valor más cercano) se escriben de la columna de la tabla 6 y los resultados (en fracciones) se ingresan en las líneas 11 ... 16 de las columnas 4 ... 7 de la tabla . 7. También puede usar una interpolación lineal de los valores de la tabla, pero debe tener en cuenta que como resultado obtenemos, por regla general, y, por lo tanto, debe ajustar el valor máximo (para asegurarse).

Determinación de la concentración de polvo

Consumo de material - , kg / s (36),

Densidad de partículas de material - , kg/m 3 (3700).

El contenido de humedad inicial del material es, % (2).

Porcentaje de partículas más finas en el material recargado – , % (a =149…137 µm, =2 + 1.5=3.5%. Consumo de polvo recargado con el material – , g/s (103,536=1260).

Volúmenes de aspiración -, m 3 / s ( ). La velocidad de entrada en el embudo de aspiración - , m/s ( ).

La concentración máxima de polvo en el aire eliminado por succión local del i-ésimo refugio (, g / m 3),

, (25)

Concentración real de polvo en el aire aspirado

donde está el factor de corrección determinado por la fórmula

donde

para refugios de tipo "D", para refugios de tipo "O"; en nuestro caso (en kg / m 3)

O con W \u003d W 0 \u003d 2%

1. De acuerdo con la fórmula (25), calculamos e ingresamos los resultados en la línea 7 de la tabla de resumen. 7 (el consumo de polvo dado se divide por el valor numérico correspondiente de la línea 3, y los resultados se ingresan en la línea 7; por conveniencia, en la nota, es decir, en la columna 8, escribimos el valor).

Ejemplo. Usando la fórmula (27), encontramos el factor de corrección psi y m/s:

(31)

En \u003d 3.007, , =2,931 g/m 3 y como relación calculada utilizamos la relación (31).

Determinación de la concentración y composición dispersa del polvo frente al colector de polvo

Para la concentración de polvo en el aire que ingresa al colector de polvo, tenemos una relación obvia:

Teniendo en cuenta que el costo polvo j-y fracciones en i-ésima succión local

Es obvio que

(36)

Arroz. 4. Distribución de partículas de polvo por tamaño antes de ingresar al colector de polvo

Tabla 7. Resultados de los cálculos de los volúmenes de aire aspirado, composición dispersa y concentración de polvo en los escapes locales y frente al colector de polvo

Convenciones	Dimensión	Para la i-ésima succión	Nota
Convenciones	Dimensión		Nota







			G/s a W=6%

2. Multiplicando los valores de la línea 10 por los valores correspondientes de las líneas 11…16, obtenemos, de acuerdo con la fórmula (34), el valor del consumo de polvo de la j-ésima fracción en i-ésimo local succión. Los valores de estas cantidades se ingresan en las líneas 17 ... 22. La suma línea por línea de estos valores, ingresada en la columna 8, representa el caudal de la j-ésima fracción frente al colector de polvo, y la relación de estas cantidades con el consumo total de polvo de acuerdo con la fórmula (35 ) es la fracción de masa de la j-ésima fracción de polvo que ingresa al colector de polvo. Los valores se ponen en la columna 8 de la tabla. 7.

3. Con base en la distribución del tamaño de las partículas de polvo calculada como resultado de la construcción del gráfico integral (Fig. 4), encontramos el tamaño de las partículas de polvo, más pequeño que el polvo inicial contiene 15.9% de la masa total de partículas (μm), diámetro medio (μm) y distribución del tamaño de partículas de dispersión: .

Los más utilizados en la depuración de las emisiones de aspiración de polvo son los colectores de polvo secos inerciales - ciclones del tipo TsN; colectores de polvo húmedo inerciales - ciclones - probadores SIOT, colectores de polvo húmedo de coagulación KMP y KCMP, rotoclones; filtros de contacto - manga y granular.

Para la recarga de materiales secos a granel sin calentar, por regla general, los ciclones NIOGAZ se utilizan con una concentración de polvo de hasta 3 g / m 3 y micras, o filtros de mangas con altas concentraciones de polvo y su tamaño más pequeño. En empresas con ciclos cerrados de suministro de agua, se utilizan colectores de polvo húmedos inerciales.

Consumo de aire limpio -, m 3 / s (1.7),

La concentración de polvo en el aire frente al colector de polvo es g / m 3 (2,68).

La composición de dispersión del polvo en el aire frente al colector de polvo es (consulte la Tabla 7).

El diámetro medio de las partículas de polvo es , µm (35,0).

Dispersión de la distribución del tamaño de partículas - (0.64),

La densidad de las partículas de polvo es , kg/m 3 (3700).

Al elegir ciclones de tipo TsN como colector de polvo, se utilizan los siguientes parámetros (Tabla 8).

conducto de aire transportador de succión hidráulico

Tabla 8. Resistencia hidráulica y eficiencia de los ciclones

Parámetro
μm es el diámetro de las partículas capturadas en un 50% en un ciclón con un diámetro de m a la velocidad del aire, viscosidad dinámica del aire Pa s y densidad de partículas kg / m 3
M / s: la velocidad óptima del aire en la sección transversal del ciclón
Dispersión de coeficientes de purificación parcial -
El coeficiente de resistencia local del ciclón, referido a la presión dinámica del aire en la sección transversal del ciclón, ζ c:
para un ciclón
para un grupo de 2 ciclones
para un grupo de 4 ciclones

Concentración admisible de polvo en el aire, emisión a la atmósfera, g/m 3

A m 3 /s (37)

A m 3 /s (38)

Donde el coeficiente que tiene en cuenta la actividad fibrogénica del polvo se determina en función del valor de la concentración máxima permisible (MPC) de polvo en el aire del área de trabajo:

MPC mg/m3

Grado requerido de purificación del aire del polvo, %

(39)

Grado estimado de purificación del aire por polvo, %

donde es el grado de purificación del aire del polvo de la j-ésima fracción, % (la eficiencia fraccionaria se toma de acuerdo con los datos de referencia).

, (41)

donde

, (42)

donde es el diámetro de las partículas captadas en un 50% en un ciclón de diámetro Dc a una velocidad media del aire en su sección transversal ,

, (43)

– coeficiente dinámico de la viscosidad del aire (en t=20 °С, =18,09–10–6 Pa–s).

Es fácil establecer que

, , (44)

, (45)

esta es la integral de probabilidad, cuyos valores tabulares se dan en muchos libros de referencia matemáticos (ver, por ejemplo,).

Consideraremos el procedimiento de cálculo en un maquillador específico.

1. Concentración permisible de polvo en el aire después de su purificación de acuerdo con la fórmula (37) en MPC en el área de trabajo de 10 mg / m 3 ()

2. El grado requerido de purificación del aire del polvo según la fórmula (39) es

Tal eficiencia de limpieza para nuestras condiciones (μm y kg/m 3 ) puede ser proporcionada por un grupo de 4 ciclones TsN-11

3. Determine el área de la sección transversal requerida de un ciclón:

metro 2

4. Determinar el diámetro estimado del ciclón:

metro

Seleccionamos el más cercano de la serie normalizada de diámetros de ciclones (300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000 mm), a saber, m.

5. Determine la velocidad del aire en el ciclón:

milisegundo

6. Usando la fórmula (43), determinamos el diámetro de las partículas atrapadas en este ciclón en un 50%:

micrón

7. Según la fórmula (42), determinamos el parámetro X:

Una forma alternativa de determinar el valor confiable del grado total de purificación del aire en los colectores de polvo es establecer estudios experimentales especiales y compararlos con los calculados, que recomendamos para un estudio en profundidad del proceso de purificación del aire a partir de sólidos. partículas

9. La concentración de polvo en el aire después de la limpieza es

g/m 3,