ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АСПИРАЦИОННЫХ ОТСОСОВ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Статья поступила в редакцию 25.09.13. Ред. рег. № 1796

The article has entered in publishing office 25.09.13 . Ed. reg. No. 1796

УДК 697.982

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АСПИРАЦИОННЫХ ОТСОСОВ

Г.В. Сеимова

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Ул. Академическая, 1, г. Волгоград, 400074, Россия Тел.: (8442) 96-98-26, факс (8442) 97-49-33, e-mail: delu@list.ru, bird199115@yandex.ru

Заключение совета рецензентов: 30.09.13 Заключение совета экспертов: 05.10.13 Принято к публикации: 10.10.13

Проведен сравнительный анализ двух схем организации воздухообмена в бетоносмесительных цехах предприятий по производству железобетонных изделий. Проведен дисперсный анализ пыли в воздухе рабочей зоны при двух разных системах организации воздухообмена.

Ключевые слова: система аспирации, система вентиляции, воздухообмен, пыль, загрязнение воздуха рабочей зоны.

DETERMINATION OF OPTIMUM PERFORMANCE OF ASPIRATION SUCTION DEVICES

G.V. Seimova

Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering 1 Academic St., Volgograd, 400074, Russia Tel.: (8442) 96-98-26, fax (8442) 97-49-33, e-mail: delu@list.ru, bird199115@yandex.ru

Referred: 30.09.13 Expertise: 05.10.13 Accepted: 10.10.13

A comparative analysis of two types of organization of air in concrete mixing factory workshops producing concrete products is presented in the paper. Dispersive analysis of dust in the working area under two different ventilation systems organization is performed.

Keywords: aspiration system, ventilation, air, dust, workplace air pollution.

Галина Викторовна Сеимова

Сведения об авторе: инженер кафедры технологии строительного производства Волгоградского гос. архитектурно-строительного университета.

Образование: факультет инженерных систем и техносферной безопасности Волгоградского гос.

архитектурно-строительного университета, аспирант по специальности 05.23.19 «Экологическая

безопасность строительства и городского хозяйства»

Область научных интересов: экологическая безопасность строительства.

Публикации: 2

Введение

Состояние воздушной среды в бетоносмесительных цехах на многих предприятиях не соответствует установленным нормативам, что обусловлено высокой концентрацией пыли в воздухе рабочей зоны. Снижение запыленности на рабочих местах посредством совершенствования методов расчета систем общеобменной вентиляции и конструктивных реше-

ний местной вентиляции является основным мероприятием по охране здоровья рабочих.

На производстве дисперсный состав, массовый расход, аэродинамические и другие характеристики пыли не постоянны, поэтому точно рассчитать воздухообмен и подобрать оборудование для удаления пыли невозможно.

Для решения задачи расчета воздухообмена и конструирования местных отсосов для конкретных

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (134) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

промышленных цехов необходимо проводить экспериментальные исследования дисперсного состава и закономерностей распределения пыли в воздушной среде помещения, и на их основе совершенствовать методы расчета общеобменной вентиляции.

Результаты и обсуждение

В цехах с большим выделением пыли отдают предпочтение организации воздухообмена по схеме «снизу-вверх» с подачей воздуха непосредственно в рабочую зону либо через воздухораспределители с перфорированной поверхностью (например, ВЭПш -воздухораспределители эжекционные панельные штампованные), либо по методу затопления. На рис. 1 представлены результаты исследований распределения концентрации пыли по высоте в бетоно-смесительном цехе при обоих способах раздачи приточного воздуха.

О 0,6 0,7 0,8 0,9 1 с!ср

а

0,7 0,8 0,9 b

Рис. 1. Распределение концентрации пыли по высоте бетоносмесительного цеха при подаче воздуха в рабочую зону: а - через ВЭПш, b - по методу затопления Fig. 1. Distribution of dust concentration in height of concrete mixing shop, when delivering airto the working area: a - through DIPs, b - method of flooding

Для исследования дисперсного состава выделяющейся пыли был применен метод микроскопии с применением ПК [1]. Полученные результаты пред-

ставлены на рис. 2 в виде интегральных кривых распределения массы по диаметрам частиц Б(^) и на рис. 3 в виде зависимостей, характеризующих изменение медианного диаметра частиц по высоте цеха.

Рис. 2. Интегральные функции распределения массы

частиц по диаметрам для пыли, отобранной: 1-10 - около ленточного конвейера и узла пересыпки на высоте 1,5 м; 11, 20,13-15 - на высоте 4 м над ленточным конвейером; 12, 16-19, 21 - под потолком цеха Fig. 2. Integral functions of particles mass distribution on diameters for the dust, selected: 1-10 - near belt conveyor and discharge site at the height of 1.5 m; 11, 20,13-15 - at a height of 4 m above belt conveyor; 12, 16-19, 21 - under the ceiling of the shop

h, M

1 IA

г

1 \ \

\ \ 11

\ \

ч ■V.

1

15

30

45 55

dso, мм

Рис. 3. Изменение медианного размера частиц пыли по высоте бетоносмесительного цеха при различных

способах организации воздухообмена: 1 - сосредоточенная подача (скорость в рабочей зоне V = 0,6 м/с); 2 - методом затопления рабочей зоны (V = 0,4 м/с); 3 - методом затопления рабочей зоны (V = 0,25 м/с); 4 - при отсутствии вентиляции Fig. 3. Change of median size of dust particles on the height of concrete mixing shop at various methods of organization of air exchange:

1 - concentrated feed (speed in the working area V = 0.6 m/s);

2 - method of working zone flooding (V = 0.4 m/s); 3 - method of working zone flooding (V = 0.25 m/s); 4 - lack of ventilation

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (134) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

Энергетика и экология

На рис. 4 представлены результаты проведенных методом седиментометрии исследований аэродинамических характеристик пыли, выделяющейся от технологического оборудования. Полученные результаты показали, что при скорости восходящего воздушного потока от 0,1 до 0,17 м/с в рабочей зоне могут находиться частицы пыли с медианным размером от 2,5 до 10 мкм.

Рис. 4. Зависимость скорости оседания частиц пыли от эквивалентного диаметра в логарифмической сетке: 1 - минимальные эквивалентные диаметры; 2 - медианные эквивалентные диаметры; 3 - максимальные эквивалентные диаметры Fig. 4. Dependence of dust particles sedimentation speed on equivalent diameter in logarithmic grid:

1 - minimum equivalent diameters;

2 - median equivalent diameters; 3 - maximum equivalent diameters

Общеизвестно, что для определения расчетного воздухообмена необходимы данные о количестве поступающих в помещение вредных выделений, в том числе пыли, а также о производительности систем аспирации, удаляющих вредные примеси непосредственно от мест их образования.

При наличии общеобменной вентиляции, тепловых потоков, местных отсосов распределение скоростей воздушных потоков имеет сложную пространственную структуру. Поэтому закономерность распространения пыли от одиночного источника в

производственных цехах описывается на основании вероятностно-стохастического подхода уравнением Понтрягина-Богуславского [2].

=г, ЭР+г, ЭР+ЭР+0,52*, . (1)

Эт 1 ЭХ у ЭУ 2 Ъ1 ' £ ' ЭХ,2

Для нескольких близко расположенных источников пылевыделения целесообразно применение формулы вероятности распространения пыли в одном из двух горизонтальных направлений

P

1 M, +M2

= 1 - erf(Y ) +

M,

M, + M 2

exp

XW7

W

rr V

--Z

ln a„ h ln an

H - h H - h M,

erf(Y )k +

M, + M 2

exp

(x-M)Wz _Z W„

ln a0 h ln a0

H - h H - h

erf(Y) k (2)

где М1, М2 - величина пылевыделения от оборудования 1 и 2; Н - высота помещения, м; к - высота рабочей зоны, м.

Суммарная величина пылевыделения Мто от нескольких источников определяется на основании экспериментальных исследований максимальной интенсивности пылеоседания Отах, и рассчитывается по формуле

M =у

то / J

Пф Gm

£f 360 X,.

a

2 ( X,2 2(Xk-M,) 2 .

+ 1 ---Ч-^- + о? I exp(-a,.x,. )

a

a

(3)

где ф - угол сектора распространения пыли, рад.; Ошах, - максимальная плотность пылеоседания, кг/(м2ч); а, ак - опытные коэффициенты, х - расстояние до источника пыления; А, - расстояние между ,-м источником пыления и первым.

- е -

"✓/ЦС" ЧГ

э о т

з CL

Рис. 5. Схема расположения тарелочек-ловушек у бетономешалок: А - тарелочки-ловушки, В - бетономешалка Fig. 5. Diagram of plates traps locations of cement mixers: A - plates-traps; B - mixer

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (134) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

Экспериментальные исследования для нескольких источников проводились по методике, разработанной Е.И. Богуславским и В.Н. Азаровым [3, 4]. На рис. 5 приведен пример схемы расположения ловушек для определения интенсивности пылеоседания. На основании проведенных исследований получены следующие данные: максимальная плотность пылео-седания и мощность пылевыделений у бетоносмесителя составляют 0,125 кг/(м2ч) и 2,6 кг/ч соответственно; от узла пересыпки ленточного конвейера -0,015 кг/(м2ч) и 1,9 кг/ч; для ленточного транспортера - 0,013 кг/(м2ч) и 1,7 кг/ч.

Для оценки эффективности работы местных отсосов от оборудования и последующего определения их необходимой производительности в натурных условиях были проведены исследования по оценке запыленности воздуха рабочей зоны и количества поступающей в помещение пыли в зависимости от количества воздуха, удаляемого отсосом. В качестве примера такие зависимости, полученные для бетоносмесителя, приведены на рис. 6 и рис. 7.

С , мг/м!

3,2

2,4

1,6

0,8 0,4,

1

. _ .

0

200

600

ПДК

м3/ч

1000

Рис. 6. Зависимость величины концентрации пыли в воздухе рабочей зоны от объемов воздуха, удаляемого местным отсосом от бетоносмесителя: 1 - при открытом люке; 2 - при закрытом люке Fig. 6. Dust concentration dependence in the air of working area on volume of air removed by local fume extractor from concrete mixer: 1 - at the opened hatch; 2 - at the closed hatch

24

18

12

M„, кг/ч

1

V

. _ . ■ - ■ 2 . _ . ■ - . _ . ■ - ■ . _ .

200

600

м3/ч

1000

Рис. 7. Зависимость величины пылевыделения в воздух рабочей зоны от объемов воздуха, удаляемого местным отсосом от бетоносмесителя: 1 - при открытом люке; 2 - при закрытом люке Fig. 7. Dust emission dependence in the air of working area on the volume of air, removed by local fume extractor from concrete mixer: 1 - at the opened hatch; 2 - at the closed hatch

В результате исследования выявлено, что концентрация пыли в рабочей зоне достигала значений ПДК при расходе отсасываемого воздуха 650-750 м3/ч при закрытом люке и практически не достигала значений ПДК при открытом люке даже при значительном увеличении производительности отсоса.

Заключение

Для снижения запыленности воздуха рабочей зоны необходимо проведение дополнительных исследований, направленных на совершенствование методов расчета параметров вентиляционных и ас-пирационных систем, а также разработка и усовершенствование конструкций локализующих устройств для систем аспирации.

Список литературы

1. Азаров В.Н., Сергина Н.М. Методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли с применением персонального компьютера (ПК). Деп. в ВИНИТИ. №1332-80002. 15.07.2002

2. Азаров В.Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка мер по снижению запыленности воздушной среды промышленных предприятий: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Ростов-на-Дону. 2004.

3. Азаров В.Н. Методика определения интенсивности пылевыделений от технологического оборудования. Деп. в ВИНИТИ № 1331-В2002. 15.07.2002

4. Азаров В.Н. Оценка пылевыделения из технологического оборудования // Безопасность труда в промышленности. М.: НТЦ исследований проблем промышленной безопасности, 2003. С. 45-46.

References

1. Azarov V.N., Sergina N.M. Metodika mikroskopiceskogo analiza dispersnogo sostava pyli s primeneniem personal'nogo komp'utera (PK). Dep. v VINITI. №1332-80002. 15.07.2002

2. Azarov V.N. Kompleksnaa ocenka pylevoj obstanovki i razrabotka mer po snizeniu zapylennosti vozdusnoj sredy promyslennyh predpriatij: Avtoref. dis. ... d-ra tehn. nauk. Rostov-na-Donu. 2004.

3. Azarov V.N. Metodika opredelenia intensivnosti pylevydelenij ot tehnologiceskogo oborudovania. Dep. v VINITI № 1331-V2002. 15.07.2002

4. Azarov V.N. Ocenka pylevydelenia iz tehnologiceskogo oborudovania // Bezopasnost' truda v promyslennosti. M.: NTC issledovanij problem promyslennoj bezopasnosti, 2003. S. 45-46.

Транслитерация по ISO 9:1995

- TATA — OO

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (134) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013