УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОДСОСОВ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ОТКРЫТЫЕ ПРОЕМЫ УКРЫТИЯ

Полезная модель относится к области локализующей вентиляции и может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, металлургической, горнорудной и др. отраслях народного хозяйства, где имеет место применение укрытий для локализации вредностей в производственные помещения.
Известно устройство для снижения подсосов воздуха через открытые проемы аспирационного укрытия, выполненное в виде фартуков, закрепленных над открытым проемом (см. О.Д.Нейков, И.Н.Логачев "Аспирация и обеспыливание воздуха при производстве порошков" М., Металлургия, 1981 г.с.122). Назначение данного устройства состоит в снижении расхода воздуха, просасываемого через неплотности укрытия, являющегося одним из факторов, обуславливающих энергоемкость вентиляционной системы, зависящего от скорости воздушного протока в проеме и его живого сечения. Снижение объемов подсасываемого воздуха достигается снижением живого сечения потока, путем уменьшения геометрической площади открытого проема.
Недостатками этого технического решения являются контакт материала и фартука, вследствие чего происходит колебательное изменение площади проема и происходит пульсация величины разрежения в укрытии и расхода аспирируемого воздуха, негативно влияющая на локализующие свойства укрытия и степень улавливания пылеочистного аппарата аспирационной системы, а также механическое разрушение фартука, увеличивающее площадь проема и, следовательно, расход подсасываемого воздуха.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является устройство для снижения подсосов воздуха через открытые проемы укрытия [см. И.Н.Логачев, К.И.Логачев «Аэродинамические основы аспирации» Санкт-Петербург: Химиздат, 2005 г. с.473], содержащее козырек (фланец) длиной в один калибр, устанавливаемый под прямым углом над открытым проемом. Благодаря тому, что над открытым проемом устанавливается козырек создается эффект деформации потока (отрыва струи), следовательно уменьшается живое сечение потока.
Недостатком этого устройства, как показали лабораторные исследования и промышленные испытания, является несколько завышенный объем подсасываемого воздуха через открытый проем, вследствие того, что оптимальная длина, в один калибр, был определена на основе теоретических расчетов линий тока и поля скоростей в проеме по методу Жуковского, при которых не учитывалась аэродинамически локализованная зона разрежения на внутренней поверхности козырька, возникающая за счет перекрытия всасываемой струей воздуха, причем, за счет эжекционного воздействия проходящей струи воздуха, разрежение в указанной области выше, чем в укрытии. Образующаяся зона разрежения притягивает струю газа, входящего в укрытие, что способствует увеличению высоты живого сечения струи и, следовательно, завышению расхода подсасываемого воздуха.
Целью данного устройства является снижение подсосов воздуха через открытый проем укрытия, при сохранении его геометрической площади.
Указанный результат достигается тем, что козырек (фланец) устройства для снижения подсосов воздуха через открытый проем укрытия, согласно предлагаемому решению выполняется с учетом возможности образования аэродинамически локализованной зоны разрежения на внутренней поверхности козырька, и его оптимальная длина, в зависимости от характеристик потока (скорости, температуры, геометрической формы и т.д.) составляет 0,3-0,7 калибра.
Наличие козырька над открытым проемом создает эффект деформации потока (отрыва струи), а оптимальная длина (0,3-0,7 калибра, в зависимости от характеристик потока), позволяет сохранить полученный эффект сжатия струи за счет устранения перекрытия всасываемой струей воздуха аэродинамической связи зоны разрежения на внутренней поверхности козырька с полостью укрытия, объединив ее с зоной разрежения укрытия. В результате чего снижается площадь живого сечения, а соответственно и объем подсасываемого через проем воздуха.
Меньшая длина козырька оптимального диапазона негативно сказывается на характере деформации потока, что влечет к увеличению живого сечения, а соответственно и расхода. Увеличение длины также влечет к росту живого сечения, вследствие притяжения струи подсасываемого воздуха к козырьку образующейся зоной разрежения на внутренней поверхности козырька.
Устройство состоит из козырька (фланца) жестко прикрепленного над открытым проемом под прямым углом к корпусу укрытия. Оптимальная длина козырька, с учетом возможности образования аэродинамически локализованной зоны разрежения под козырьком, в зависимости от характеристик потока (скорости, температуры, геометрической формы и т.д.) составляет 0,3-0,7 калибра.
Устройство работает следующим образом.
При образовании разрежения в аспирационном укрытии через открытый проем в него поступает атмосферный воздух. Наличие козырька влечет отрывной характер течения газа на его внутренней поверхности, за счет чего происходит сжатие струи и уменьшение аэродинамической, но не конструктивной площади проема, что способствует снижению объема просасываемого воздуха. Достигаемый эффект деформации потока, в отличие от прототипа, сохраняется за счет оптимальной длины козырька (0,3-0,7 калибра в зависимости от характеристик потока), позволяющий ликвидировать локализацию зоны разрежения на внутренней поверхности козырька.
Применение козырька длиной в 0,3-0,7 калибра (в зависимости от характеристик потока) обеспечивает снижение объемов подсасываемого воздуха через открытый проем при сохранении его конструктивной площади, причем из-за отсутствия контакта с материалом обеспечивается долговечность устройства и стабильная работа аспирационной системы, вследствие устранения пульсации расхода аспирационного воздуха, не благоприятно воздействующей на работу обеспыливающих устройств.