Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Экология. Энергосбережение. Экономика

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
14.32 Mб
Скачать

Метода определения геометрических и кинематических харак­ теристик струи разработаны для конкрётных частных случаев. Све­ дения о теоретических и- экспериментальных исследованиях воздуш­ но-струйного укрытия ожогового больного в зарубежной и отечест­ венной научно-технической литературе отсутствуют, что подчерки­ вает актуальность работы в этом направлении.

Схема предлагаемого воздушно-струйного укрытия,ожогового

больного представлена на рисунке. По воздуховоду

4

абактериаль

ный воздух поступает, в замкнутый *воздуховод 3 , а

через

отверс­

тия 2 вдоль верхней .и внутренней линий воздуховода

ч в

обслужи

ваемую зону. Горизонтальные струи, встречаются под

сеткой

крова­

ти. Вертикальные струи отделяют обслуживаемую зону ожогового больного от остального воздуха помещения и поступают в возду­ хоприемное устройство / . В-результате в обслуживаемой зоне -образуется ограждающая, непроницаёмая струя.

Рис. Схема воздушно-струйного укрытия ожогового больного

Система сливающихся струй, истекающий из отверстий вдоль

 

верхней и внутренней линий замкнутого воздуховода,

образует

 

кольцевую турбулентную струю и, как правило, деформируется.

 

Это явление, эффект Коанда, связано с различными условиями

 

подтекания воздуха к крльцевой струе. С внешней ее стороны •

 

эжекция воздуха осуществляется с небольшими скоростями из ок­

 

ружающего пространства. Питание внутренней части происходит,

 

из ограниченного пространства со

скоростями выше,

чем1из,

4

-

4

-

 

окружающего. В результате образуется перепад давлений и струя отклоняется от первоначального направления движения в сторону оси симметрии. По мере увеличения расхода отсасываемогр возду­ ха из циркуляционной зоны деформация струй усиливается.

.Исходным положением математического описания воздушно^ струйного укрытия ожогового больного будем считать такое /2,5/ , при котором деформация струи происходит под действием некоторого фиктивного перепада давлений

Л Р = Р д - Р ,

Ш

 

где Р - давление в циркуляционной зоне, одинаковое в любой

ее

точке.

 

 

Введение фиктивного перепада давлений д Р ,

сосредоточен­

ного на поверхности раздела, превращает ее в резкую границу между давлением в .циркуляционной зоне и атмосферным. При этом будем считать*

1) количество-движения кольцевой струи сосредоточена на линии раздела и в проекции.на нее остается постоянным и равным 1М0 , где М0 - начальное количество движения струи; I - коэффи­ циент падения количества движения на. участке формирования струи при истечении ее через воздуховыпускное отверстие,коэффициент которого не равен единице /5/;

2) Деформированная струя проходит через контрольную поверх­ ность, не испытывая торможения вплоть до точки смыкания;

3)разворот струи происходит в точке смыкания;

4)поток, возвращающийся в циркуляционную зону на питание

струи, сосредоточен на оси между ограждающей и контрольной по­ верхностями; количество движения М% этого потока сохраняется

на всем пути; 5) при развороте струи в точке смыкания общее количество

движения кольцевой.струи сохраняется.

Сосредотачивая импульс струи на линии раздела, уравнения

102

измененияколичества движения в рассматриваемом контуре можно. записать в виде: _

в проекции на ось X

- -2

( 2)

соуь -Мх - д Р ~дР* Г

в проекции на ось г

 

 

-

_

К

<85

 

зсп/З - Мг =

2дР /гс/х

где $ - угол

истечения

струи;

О

 

 

 

 

-

. ,

-

л

.

 

Л '- относительный радиус,. Г

=

 

Решая (2). и (3) относительно

—■°о

 

и /У/* и разделив второе

на перцое, получим дифференциальное уравнение

линий раздела

•струи

 

 

 

 

 

-

_ Мг

 

 

- X

 

с!г

^ &д/3 - 2дР1?3Х ,

 

М х

Д Р Г 2 - Д р + С О З $

 

Принимая равными поверхности эжектирования плоской и коль­ цевой струй на основном участке и выражая распределение скорос­ тей в поперечных сечениях струи по Г.Шлихтингу, после преобразо­ ваний получим:

относительная координата точки смыкания

р = _ * ____ /

 

к.

V 1 / л д Г -

(5)

где Д « д Р г 2 - д Р * созуз ;

расстояние вдоль линии раздела от начала' истечения до точ­ ки смыкания

относительная площадь поверхности раздела с учетом эжектирующей поверхности кольцевой струи на участке от сопла до рассматриваемого сечения

р = ЫН*

= /

г с/г

0)

V 1 -л2

о

о

 

относительный объем циркуляционной зоны, расположенной меж» ду линией раздела,

V

/

Р^лс/г

 

О

/ / - д Г ;

8)

относительная скорость наоси струи:_____

 

. . \1в0 а*о,5В0созл)

(9)

 

 

 

где В0 - относительная условная ширина щели сопла,

Вл

В0- —п~ .

Полученные уравнения (1)-(9) позволяют определить интере­ сующие геометрические и кинематические параметры рассматривав^ мого воздушно-струйного укрытия ожогового больного* Приведён­ ные интегралы являются эллиптическими функциями. Решение Получен­ ной системы уравнений для кольцевой струи производилось на ЭВ&1 для угла истечения$ = 0. При этом течение считалось изотермич­ ным, коэффициент падения количества движения 1 = 1.

■Библиографический список

1.Кузин М.И. Ожоговая болезнь/М.: Медицина, 1982. 159 с.

2.Кузьмин М.С. Теория И расчет локализующих струйных ог­ раждений источников вредных выделений // Водоснабжение й сани­ тарная техника. 1974. № 12. С . '22-26.

3.Современные средства первой помощи.и методы леченияожоговой болезни: Всесоюэ.конференция. М., 1986 . 350 с;

4.Столер В.Д. Исследование деформации кольцевой турбу­ лентной струи // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1977. № 5. С. 114-121.

5.Столер В.Д. Эжектируклцая способность кольцевых турбу­ лентных струй // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1979. » I. С. 101-106.

6.Тарнопольский М.Д. Распределение воздуха коническими струями // Водоснабжение и санитарная техника. 1973. № 10.

С.21-24.

7.Шлихтинг Г. Теория пограничного олоя. М.: Наука, 1974.

712 с.

Получено 20.01.94

УДК 618.71.13.138

М .Г. СУЛЕЙМАНОВ,! Л.И. КОРОТКОВА, М.С. АЩИБАШЕВА

(Магнитогорский горно-металлургический институт)

УЛУЧШЕНИЕ) СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КВАРЦЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Проанализировано состояние воздуш­ ной среды при производстве кварце­ вой крупКи. Рекомендованы мероприя­ тия по оздоровлению воздуха рабочей зоны/ включающие устройство установ^ ки обеспыливания непосредственно за дробильным агрегатом..приведены <

результаты исследований и зависимос­ ти для расчета основных параметров.

При добыче пьерооптического минерального сырья наряду с выходом оптического кварца и пьезокварца, используемого в раз­ личных отраслях промышленности, попутно извлекается обычный кварц. Он складируется в отдельных отвалах, загрязняя -окружа­ ющую среду. Этот материал может быть, использован в виде квар­ цевой крупки’и кварца повышенной прозрачности и химической чистоты в стекольной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.'

Исходное сырье размером 10-60, мм промывают и удаляют вручную включения других пород. Д л я получения материала тре­ буемой крупностиЗбн должен подвергаться дроблению, измельчению и сортировке, что приводит к значительной запыленности воздуха рабочей зоны. Содержание кварцевой пыли в воздухе должно быть

не более I мг/м3 , поэтому технологические операции со значитель­ ным выделением пыли Отделяют от более чистых процессов. Б комп­

лекс предприятия входят, четыре, помещения: промывочное; ручной сортировки;сушки,дробления,измельчения сырья,классификации и на­

копителей готовой продукции;затаривания и упаковки продукции. Причём последнее помещение находится между вторым и третьим. Вентиляционное и пылеочистное оборудование расположено в при­ строе. Между собой помещения связаны двойными дверьми с там­ буром и конвейерными проемами в стенах.

В качестве основных мероприятий по снижению запыленности предусмотрено устройство укрытий пылящих мест технологического

и транспортного оборудования,

мест

перегрузок,

загрузки, выгруз­

ки материала. Б проемах конвейеров

установлены

специальные фар­

туки, а в местах наибольшего

генерирования пыли

- аспирационные

105

устройства. Пыль улавливается при помощи дымососа ДП-12 в четы­ рех циклонах ЦК-Н диаметром 60.0 мм.

Выполненные мероприятия оказались недостаточными для соз­ дания требуемого качества воздуха в рабочей зоне. Фактическая запыленность в помещениях дробления и классификации составила до 80 мг/м3, а в помещениях мойки и ручной сортировки, где отсутствует пылегенерирующее оборудование, - 10 и 20 мг/м3 . Содержание в пыли мелких частиц размером менее 0,1 мм достига­ ло 60 Дисперсность пыли возрастала в помещениях, где отсут­

ствуют источники пылеобразования, за счет проникновения длитель­ но витающей пыли в основном через конвейерные проемы.

Анализ показал, что основными причинами повышенной запылен­ ности воздуха являются невозможность качественной герметизации вибрирующего дробильного и классифицирующего оборудования; неправильная эксплуатация аспирационного оборудования и неудов­ летворительные температурные режимы в помещении дробления,осо­ бенно в холодный период; невозможность орошения из-за жестких требований по влажности к техническим условиям на продукцию; переизмельчение материала в связи с использованием трех ступеней дробления - две щековые дробилки и мельница; неправильный выбор направлений движения потоков вентиляционного воздуха и транспорт­ ных потоков; вторичное пылеобразование при ручной уборке помеще­ ний. Поэтому для снижения запыленности представляется целесооб­ разным предусмотреть дополнительные Механические мероприятия.

Для предотвращения проникновения пыли с воздухом через проемы из помещения дробления в помещение упаковки продукций и далее в помещение ручной сортировки следует создать с помощью вентиляционных систем разность давлений. В. помещении ручной сортировки кварца с большим количеством постоянных рабочих мест предложено создать избыточное давление 50-70 Па, в помещении упаковки - атмосферное давление, а в помещении дробления - раз­ режение 50-70 Па.

Значительное влияние на запыленность и работу аспирацион­ ных систем оказывает микроклимат помещения, особенно в зимнее время. При различных температурах воздуха в загрязненных поме­ щениях, в которых производится отсос воздуха, и в помещениях, где расположено очистное оборудование, происходит осаждение и слипание частиц при конденсации влаги и преждевременный выход из строя вентиляционного оборудования .Во избежание этого, следует обеспечить нормальную работу систем отопления во всех помещениях.

106

Составной частью комплекса мероприятий по обеспыливанию возду­ ха является устройство системы пневматической уборки помещения участка дробления, которая позволяет ускорить процесс очистки пола, стен, оборудования.

В настоящее время разработаны-достаточно эффективные ме­ тоды уплотнения, когда наряду с металлическими и прорезиненными кожухами применяют быстротвердеющие пенополистироловые материа­ лы, наносимые набрызгом. Это позволяет за счет повышенной гер­ метизации на 15-30 %снизить запыленность. Однако наличие зна­ чительного количества вибрирующего оборудования (дробилок,гро­ хота, узлов перегрузки) на фабриках рассматриваемого типа при­ водит к быстрой разгерметизации и эффективность применения смесей ухудшается. Поэтому на практике следует стремиться к уменьшению количества дробильного оборудования, механических классификаторов и т.д. Для рассматриваемой фабрики предложено перейти на одно­ стадийный режим измельчения в гладковалковых дробилках типа Г с использованием устройства для отбора частиц с малой круп­ ностью сразу же после дробильного агрегата, с подачей неконди­ ционных материалов (муки) на очистные аппараты (циклоны, фильт­ ры) с последующим затариванием в мешки (рис. I)..

Система очистки воздуха от пыли работает Следующим обра­ зом. Кварцевые частицы из дробилки попадают на наклонную решет­ ку с щелями, через которую продувается воздушныйпоток. Пылероздушная смесь подхватывается и удаляется асцирационноЙ системой.

Для определения параметров установки обеспыливания предлог жена математическая модель удаленияпылевидных частиц воздушны­ ми потоками, позволяющая определять скорость .уноса* кварцевых частиц требуемых размеров, размеры щелей и,другие конструктив­ ные размеры аппарата, -соотношение объемов продуваемого -и отса- ' сываемого воздуха. Эта модель базируется на имеющихся в литера­ туре /1,2/ материалах по аэродинамике в аппаратах с псевдоожи-

.женным слоем.

В общем случае скорость уноса Шу зависит от режима движе­ ния материала в потоке воздуха и определяется, исходя из крите­ рия Рейнольдса ^ :

где ^

- кинематическая вязкость воздуха,

м^/с;

с1 - максимальный размер частиц^ подлежащих, уносу, м.

.Критерий Рейнольдса находится по выражению /2/

 

#

 

___ ;___

( 2)

 

е : (В + 0,61\ГАг

1

где /4^ - критерий Архимеда, определяемый по формуле

 

.

4 ( Р » - А > 9

(3)

 

1

 

 

 

А -

^

здесь

- плотность материала,

кг/мэ ;

 

Р- плотность воздуха, кг/м3 .

По результатам.исследований составлен график (рис. 2), позволяющий определить Му уноса различных по крупности частиц кварца, продуваемых и отсасываемых потоком аспирационного возду­ ха. Например, для получения крупки размером, более 0,5 мм имеем А%« 1,06*10^ и Шу* 4,2 м/с при плотности материала рп = ■ 2650 кг/мэ.

Для повшения эффективности аппарата, работающего в режиме непрерывного движения материала, фактическую скорость уноса сле­ дует принимать в 1,2 - 1,3 раза больше расчетной.

Рис. 2. Зависимость скорости уноса частиц кварца от критерия Архимеда

Для расчета сечений отверстий решётки (щелей) 30 использо­ вали уравнение /2/

Г= -|2- (00 = О , Н О ,

(4)

где Зд - сечение во всасывающем отверстии аспирационного укры­

тия,

м 2 .

$

. ЮО

1,34 .

 

Для рассматриваемого примера

----= 0,7...

о

Таким образом, площадь щелей

 

о

-2.

Зф= Г-8д — 1,3к' 3а 10

М&.

Для определения массы М(.Ь)

или, объема унесенного потоком-

воздуха' материала

необходимо

знать начальную концентрацию мел­

ких фракций

С0

, величину пути

Н от начала

псевдоожижения

до его завершения. Тогда время пребывания в состояний псевдо­ ожижения Ь '= у / щ ,. а масса удаляемого материала /3/

 

мЩш

моа - ср)___

где Мо -

 

1-С0 ехр (- кЬ)

масса материала в интервале псевдоожижения, кг;

К -

параметр уноса,

,, Л ,

/Ш-цй, V 5 с/к1

к -т я (-щ М -) -ЦУГ

где = 1Ли?у,- скорость проявки материала, м/с; - максимальный диаметр частиц, удаляемых в аспирацию,м.

При выборе размеров аппарата следует Пользоваться соотноше­

нием

ну *

где Ь - размер камеры продувания по длине; скорость витания максимальных по крупности частиц, под­ лежащих удалению.

Для определения соотношений объемов поддуваемого и удаляе­ мого воздуха проведены экспериментальные исследования на анало­ гичной установке по обеспыливанию кокса сухого тушения (полу­ ченное оптимальное соотношение объемов 1:2). Учитывая особеннос­ ти аэродинамических свойств кварцевого материала, рекомендуется

.соотношение 1:2,5 /I/.

Предложенные мероприятия по снйжению запыленности на рабо­ чих местах уменьшают вероятность возникновения профзаболеваний.

Библиографический список

1.Гофгер К., Деллеман У. Обеспыливание кокса сухого туше­ ния: Матер. I Всемирного конгресса по коксохимическому производ­ ству. Эссен, ФРГ, 1987.

2.Лева М. Псевдоожижение / Пер. с англ.; Под ред. Н'.'И.Гельперина. М.: Гостоптехиздат: 1961. 400 с.

3.Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник / Под ред. И.П. Мухленова, Б.С. Сажина, В.Ф. Фролова. Л.: Химия, 1966. 352 с.

Получено 20.01.94

УДК 6X4.73.16

Н.П. ЮХИМЕНКО, Е.В. ДОНАТ

(Сумский государственный университет)

ОБЕСПЫЛИВАНИЕ ПЕРЕРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ КАК СРЕДСТВО УСТРАНЕНИЯ ПЫЛЕЭДЦЕШЕНИЯ

Приведены результаты испытаний и эксплуа­ тации гравитационных полочных пневмосе-

110