Сравнительный анализ методик расчета бортовых отсосов

STAR-CCM, при которой получается гораздо более измельченная расчетная сетка и большие

масштабы турбулентности рассчитываются явно, а эффекты более мелких вихрей

моделируются с использованием правил подсеточного замыкания.

Список литературы

1. Гримитлин А.М. Математическое моделирование в проектировании систем вентиляции и кондиционирования/ А.М. Гримитлин, Т.А. Дацюк, Д.М. Денисихина. М.: Изд-во «АВОК Северо Запад», 2013. 192 с.

2. Кочарьянц К.В. Численное моделирование воздухораспределения веерными настилающимися струями. Выбор модели турбулентности // Вестник гражданских инженеров, 2016. № 4 (57).

3. Денисихина Д.М. Модель человека в задачах расчета распределенных параметров микроклимата в помещении // Известия КГАСУ, 2015. № 2 (32). С. 192-199.

4. Кочарьянц К.В., Денисихина Д.М. Непостоянство кинематического коэффициента при истечении из современных воздухораспределительных устройств // Научное обозрение, 2017. № 10.

5. Каталог продукции Воздухораспределители завода «Арктос», 2017.

6. ГОСТ 12.3.018-79 ССБТ. Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний / М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

7. Авраменко М.И. О k-е модели турбулентности. 2-е изд., перераб. и доп. Снежинск, 2010. С.111-117.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИК РАСЧЕТА БОРТОВЫХ

ОТСОСОВ Шарифуллин В.М.

Шарифуллин Владислав Марсович — магистрант, кафедра теплогазоснабжения и вентиляции, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург

Аннотация: предметом исследования являются бортовые отсосы от гальванических ванн. Объект исследования - методики расчета бортовых отсосов. Производится сравнение методик расчета с условием обеспечения необходимого количества объемного расхода воздуха, удаляемого от ванн для соблюдения концентраций вредных веществ в рабочей зоне помещений гальванических цехов. Для этого выполняется расчет бортового отсоса тремя методами. Приводятся необходимые начальные данные для каждого метода расчета, затем анализируются коэффициенты, содержащиеся в методике. На основе полученных результатов делается вывод о том, какое влияние оказывают коэффициенты на конечный результат, какая методика наиболее полно использует все начальные данные, а также рассматривается соответствие полученных результатов объемного расхода воздуха нормативным характеристикам при конструировании бортовых отсосов. Ключевые слова: местная вытяжная вентиляция, бортовые отсосы, гальванические ванны.

Производственные процессы, как правило, сопровождаются выделением в окружающую среду побочных веществ, негативно влияющих на экологическую обстановку, и, как следствие, на здоровье людей. Выбор решения по способу удаления вредных веществ и конструкции вентиляционного укрытия всегда остается важнейшей задачей для исследований в области местной вытяжной вентиляции.

Местная вытяжная (локализующая) вентиляция предназначена для удаления вредных веществ непосредственно от мест их выделения на различных производствах и предприятиях химической, металлургической и другой промышленности, где в результате рабочего процесса происходит выделение в воздух цементной, древесной и металлической пыли, выхлопных газов, дыма от сварки, различных масляных аэрозолей и других загрязнений, и вредных веществ. Удаление производится при помощи специальных устройств (местных отсосов).

Бортовые отсосы получили широкое распространение в гальванических цехах, при обезжиривании и травлении металла, при антикоррозийных и декоративных покрытиях, к которым относятся процессы цинкования, хромирования, никелирования и др.

Наибольшее развитие получили расчеты по методам И.Л. Виварелли, М.М. Баранова и МИОТ [1, 2].

Расчеты произведены для однобортовой ванны. Размеры ванны Ь = 0,8 м, В = 0,45 м, высота приточной щели к0 = 0,04 м, температура воздуха в помещении Гпом = Грз = 18оС, температура раствора в ванне для процесса хромирования Гв = 60оС. Расчет по методу И.Л. Виварелли [1]

Объемный расход воздуха Квент, удаляемого от ванн, определяется по формуле:

/Т —Т \1/2 УвеНт = 3600!ВЙ ( е пом ФВд ) КтК3,м3 /ч,

^ 3 ^ пом '

где Ь, В - соответственно длина и ширина ванны, м; Я - безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0,35; Тв, Тпом - абсолютные температуры соответственно раствора в ванне и воздуха в помещении, К,

д - ускорение силы тяжести, м/с2,

Ф - угол между границами всасывающего факела, при однобортовом отсосе для ванны, установленной у стены, Ф = л/2, радиан, коэффициент Я = 0,35 согласно [1].

Кт - коэффициент, учитывающий подсос воздуха с торцов ванны и зависящий от отношения ширины ванны В к ее длине Ь, для однобортового отсоса определен по формуле: Кт = (1+0,25В/Ь;2 = (1+0,25-0,45/0,8)2 = 1,301. Коэффициент запаса Кз принят равным 1,75. Для условий примера:

1

Кент = 3600  0,8  0,45 . 0,3 5  (з,(--, , 5)  \  0 ,4 5 . 9 ,8 1 ) 2  1 , 3 0 1

1,75 = 596 м 3/ч .

Скорость всасывания воздуха на вытяжной щели бортового отсоса:

Кгент 596 ~ ,

IV,. = - = - = 5 , 2 м / с.

с 3600  /г 0  I 3600^ 0,04^0,8 '

Расчет по методу М.М. Баранова [1]

Для определения объемного расхода воздуха, удаляемого бортовым отсосом, использовано выражение:

У вент Ууд(^ - Пм) 1/3 КнКи,Ь,м3/ч, где Куд - удельный расход воздуха, отнесенный к 1 оС разности (Гв - Гпом) в степени 1/3 и к единице длины ванны Ь, м^ч-м^С);

(Гв - Гпом) - разность температур раствора в ванне и температуры в помещении, оС; Кн - поправочный коэффициент на глубину уровня раствора в ванне; К„ - поправочный коэффициент на подвижность воздуха в помещении, Ь - длина ванны, м.

При определении Ууд учтена высота подъема вредностей, т.е. высота спектра вредностей (к, мм) при глубине уровня стояния раствора в ванне (н, мм).

Дополнительно приняты во внимания подвижность воздуха в помещении ^ = 0,4 м/с, высота спектра вредностей к = 0,04 мм, глубина уровня раствора в ванне Н = 0,12 мм.

Согласно [1] определен удельный расход воздуха ¥уд = 730 м3/ч, поправочный коэффициент на глубину уровня раствора в ванне Кн = 0,95 и поправочный коэффициент на подвижность воздуха в помещении К„ = 1,146.

Объемный расход воздуха, удаляемого от ванны:

Уеент = 7 3 0  ( 6 0 - 1 8 ) 3  0,95  1,146  0,8 = 2210м3/ч.

Скорость всасывания воздуха на вытяжной щели бортового отсоса:

Уеент 2 2 1 0

3600  /0  I 3600  0,04  0,8 , м/ с Расчет по методу МИОТ [2]

Объемный расход воздуха, удаляемого бортовым отсосом от ванны, определен по формуле:

Уеент = (^ - ^п) ^ 3Х5Ь,м3/ч,

где а - коэффициент, зависящий от ширины ванны В и степени токсичности вредных выделений;

Гв - температура раствора в ванне, оС;

Гп - температура помещения, оС;

х - поправочный коэффициент, учитывающий глубину жидкости в ванне;

5 - поправочный коэффициент, учитывающий подвижность воздуха в помещении;

Ь - длина ванны, м.

Токсичность вредных выделений учтена высотой спектра вредностей к (высотой спектра течения). Для расчета принята высота спектра вредностей для очень вредных ванн - к = 40 мм. Подвижность воздуха в помещении учтена поправочным коэффициентом 8 = (1,01-1,07) = 1,04, глубина жидкости в ванне - поправочным коэффициентом х = 0,8, а также применен коэффициент а, зависящий от ширины ванны и токсичности вредных выделений, а = 730.

Уеент = 7 3 0  (6 0 - 1 8 ) 3  0 ,8  1 ,0 4  0,8 = 1688 м3 /ч .

Скорость всасывания воздуха на вытяжной щели бортового отсоса:

Увент 1 6 8 8

3600  /10  I 3600  0,04  0,8 , м/ с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты расчетов

Метод И.Л. Виварелли Метод М.М. Баранова Метод МИОТ

Объемный расход воздуха, м3/ч 596 2210 1688

Скорость воздуха на вытяжной щели, м/с 5,2 19,2 14,7

Заключение

В ходе анализа результатов расчетов можно сделать следующие выводы:

1) По методу расчета бортовых отсосов, предложенному М.М. Барановым, в дополнение к методу И.Л. Виварелли учитывается зависимость расхода воздуха, удаляемого бортовым отсосом, подвижность воздуха в помещении, глубина уровня раствора в ванне, а также высота стояния спектра вредностей. Результаты расчета показывают, что эти дополнительные параметры оказывают значительное влияние на конечный результат.

2) Сравнивая методы М.М. Баранова и МИОТ, стоит принять во внимание, что эти методы весьма близки как по используемым начальным данным, так и по полученным результатам расчетов. При этом различие в полученных значениях можно объяснить наличием поправочных коэффициентов, которые могут принимать значения в некотором диапазоне, что влияет на конечный результат вычислений.

Исходя из вышеизложенного, был сделан вывод, что наиболее предпочтительными являются методы расчета по М.М. Баранову и МИОТ.

Список литературы

1. Елинский И.И. Вентиляция и отопление гальванических цехов машиностроительных предприятий. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. 152 с.

2. Молчанов Б.С. Проектирование промышленной вентиляции. Ленинград: Стройиздат, 1970. 240 с.