Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследоваиия 8
1.1. Описание объектов исследования 8
1.2. Современное состояние вопроса анализа шума деревообрабатывающих станков 17
1.3. Состояние запыленности воздуха рабочей зоны 23
1.4. Выбор способов снижения запыленности 30
1.4.1. Оценка возможности применения механического метода (фильтров) для очистки воздуха от древесной пыли 30
1.4.2. Оценка возможностей применения электромагнитного метода (электрофильтров) для очистки воздуха от древесной пыли 31
1.4.3. Оценка возможности применения гидродинамического метода (скрубберов) для очистки воздуха от древесной пыли 32
1.4.4. Оценка возможности применения аэродинамического метода (пылеосадительных камер и циклонов) для очистки воздуха от древесной пыли 33
Выводы. Цель и задачи исследования 38
Глава 2. Теоретическое описание процесса аэродинамической вихревой очистки воздуха от древесной пыли для деревообрабатывающего участка 40
2.1. Построение физической модели процесса снижения загрязнения воздуха рабочей зоны 40
2.2. Описание параметрических зависимостей Еэф и Еэ для аэродинамического метода очистки воздуха от древесной пыли вихревыми потоками 45
2.3. Разработка методики оптимизации параметров процесса очистки воздуха от древесной пыли 51
2.4. Математическое описание шумообразования фрезерных деревообрабатывающих станков 54
2.4.1. Расчет шума в рабочей зоне (расчетной точке) 54
2.4.2. Основные допущения и границы исследования 60
2.4.3. Описание расчетных схем и процессов шумообразования заготовок и инструмента 61
2.4.4. Вывод зависимости скорости колебаний для схемы 2 63
2.4.5. Моделирование шумообразования заготовок 64
Выводы по разделу ...67
Глава 3. Экспериментальные исследования шума, вибрации и запыленности на рабочих местах 68
3.1. Исследование шума и вибрации фрезерующих деревообрабатывающих станков 74
3.2. Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от древесной пыли в шаровом циклоне деревообрабатывающих станков фрезерной группы 82
3.3. Оценка погрешности измерений уровней шума и вибрации 90
Выводы по разделу 96
Глава 4. Разработка рекомендаций по снижению шума и запыленности деревообрабатывающих фрезерующих станков 98
4.1. Средства шумозащиты.. 98
4.2. Применение шарового циклона для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха 104
4.2.1. Расчет и проектирование шарового циклона для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха 105
4.2.2. Аэродинамический расчет системы борьбы с пылью деревообрабатывающих станков 108
4.2.3. Экономическое обоснование использования шарового циклона 111
4.3. Эффективность способов снижения запыленности и шума 114
Выводы по разделу 115
Общие выводы и рекомендации 116
Литература 118
Приложения
- Современное состояние вопроса анализа шума деревообрабатывающих станков
- Описание параметрических зависимостей Еэф и Еэ для аэродинамического метода очистки воздуха от древесной пыли вихревыми потоками
- Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от древесной пыли в шаровом циклоне деревообрабатывающих станков фрезерной группы
- Применение шарового циклона для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха
Введение к работе
В деревообрабатывающей промышленности и деревообрабатывающих цехах промышленных предприятий нет более универсальных станков, чем фрезерные, что и определяет их очень широкое использование. Для получения высокой чистоты поверхностей обрабатываемых заготовок на фрезерных станках применяются большие скорости резания (v=30-50m/c), достигаемые высокими частотами вращения шпинделей. Высокая производительность современных станков обеспечивается еще применением больших линейных скоростей исполнительных органов. Несмотря на очевидные преимущества, эти станки имеют два больших недостатка — повышенные запыленность и уровни шума в рабочей зоне.
Древесная пыль не только отрицательно воздействует на организм человека, приводя к пневмокониозу, силикозу и т.д., но также ухудшает производственно-технологическую обстановку. Шум также является одним из наиболее распространенных неблагоприятных факторов производственной среды. Продолжительное действие интенсивных шумов на организм человека приводит к частичной, а иногда и полной потере слуха, к значительным функциональным изменениям в состоянии организма, влияет на психику человека /1-9/, что является причиной значительных экономических потерь за счет снижения производительности труда, ухудшения качества продукции и увеличения числа несчастных случаев. Работа в условиях превышения нормативного уровня звукового давления только на 5 дБ снижает производительность труда через год на 3,5%, а через пять лет — на 5% /10/. Поэтому сведение к нормативным значениям концентрации пыли в воздухе рабочей зоны и доведение уровней звукового давления до санитарных норм является актуальной проблемой в области обеспечения безопасных условий труда.
Целью работы является улучшение условий эксплуатации и экологичности деревообрабатывающих фрезерных станков за счет снижения запыленности и уровней шума до нормативных значений.
На защиту выносятся следующие основные положения:
энергетический показатель аэродинамического вихревого обеспыливания воздуха рабочей зоны, который учитывает эффективность процесса, технологические параметры системы обеспыливания;
уточненное математическое описание энергетического показателя процесса аэродинамической вихревой очистки воздуха, позволяющее, оптимизировать параметры и прогнозировать санитарно-гигиенический эффект его реализации при обработке древесины без проведения предварительных опытных испытаний;
параметрический анализ показателя процесса аэродинамической вихревой очистки, позволяющий определить пути дальнейшего совершенствования технологии его реализации;
закономерности формирования шумовых характеристик деревообрабатывающих фрезерующих станков, определяемых звуковым изучением системы «инструмент-заготовка»;
- модели шумообразования, учитывающие геометрические параметры заготовок, инструмента и технологические режимы обработки, позволяющие прогнозировать уровни звукового давления в рабочей зоне операторов. Научная новизна работы заключается в следующем:
Выявлены и описаны связи между уровнями звукового давления в рабочей зоне деревообрабатывающих станков фрезерующей группы и технологическими режимами процесса обработки, геометрическими параметрами заготовки и инструмента.
Получены математические зависимости для прогнозирования шумовой обстановки в производственном помещении, включая рабочую зону, что позволяет на стадии проектирования разработать мероприятия по достижению санитарных норм шума.
Постадийно систематизирован и обобщен процесс аэродинамического вихревого обеспыливания воздуха, что в значительной мере облегчает расчет оптимальных режимов из условий обеспечения максимальной эффективности и экономичности параметров процесса при его проектировании.
4. Исследованы энергетические параметры пылевого аэрозоля в процессе
очистки воздуха от древесной пыли при эксплуатации данного вида оборудования и уточнена аналитическая зависимость энергоёмкостного показателя как критерия оценки экономичности процесса очистки с учетом его динамических особенностей и санитарно-гигиенической обстановки в производственном помещении.
5. Разработана методика оптимизации параметров аэродинамической вихревой
очистки на основе обеспечения предельно-допустимых концентраций (ПДК)
пыли в воздухе рабочей зоны технологических участков деревообработки
предприятий машиностроения.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
Предложены способы обеспечения санитарных норм шума в рабочей зоне деревообрабатывающих станков фрезерной группы. Определены перспективные пути совершенствования процесса аэродинамической вихревой очистки с целью максимально-экономичного обеспечения нормативной запыленности производственной воздушной среды для случаев, когда известные инженерные решения не позволяют реализовать на практике оптимальные расчетные параметры процесса.
Разработана методика, а на ее основе — программа для ЭВМ, позволяющие осуществлять выбор высокоэффективной и экономичной технологии реализации аэродинамической очистки воздуха от древесной пыли.
Предложены способы обеспечения санитарных норм шума в рабочей зоне деревообрабатывающих станков фрезерной группы.
Достоверность научных положений обоснована использованием в исследованиях законов фундаментальных наук, достаточным объемом экспериментов в лабораторных и промышленных условиях, использованием современных методов исследований и обработки экспериментальных данных в пределах погрешности 12,5% при доверительной вероятности 0,95, высокой эффективностью практического использования разработанных теоретических положений и инженерных технологий, обеспечивающих ПДК пыли в воздухе и
санитарных норм шума в рабочей зоне деревообрабатывающих фрезерных станков.
Внедрены мероприятия по снижению уровней шума и запыленности в рабочей зоне вышеуказанного оборудования. Ожидаемый экономический эффект составляет 102 тыс. рублей в год на одном станке (в ценах 2003 г.).
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 98 наименований, имеет 47 рисунков, 19 таблиц и изложена на 126 страницах машинописного текста. В приложение вынесены сведения о внедрении.
Современное состояние вопроса анализа шума деревообрабатывающих станков
Шумовые характеристики деревообрабатывающих станков приведены в работах /22-47/. В работе /15/ было показано, что основной вклад в процессы шумообразования круглопильных станков дает процесс взаимодействия с распиливаемым материалом. Спектр шума имеет ярко выраженный высокочастотный характер, основные составляющие спектра расположены в диапазоне частот 1000-8000 Гц, увеличение УЗД (по сравнению с холостым ходом) на 30-40 дБ. В работе /16/ разъяснено, что в результате завихрений и пульсаций воздуха в области зубчатого венца пилы возникает аэродинамический шум, вибрации пильного диска — механический шум, колебания древесины в пропиле — шум резания.
Формулы описывают связь между параметрами станка, но не позволяют до конца понять физическую природу шумообразования. Основными источниками шума при работе строгальных станков является взаимодействие режущих кромок ножей с кромками стола — аэродинамический шум, шум привода (на холостом режиме) — механический шум, а также взаимодействие инструмента с обрабатываемой деталью — шум резания. При работе этих станков на рабочем режиме наблюдается ярко выраженный высокочастотный шум, значительно превышающий допустимые нормы. Интенсивность шума строгальных станков зависит от конструкции режущего инструмента, числа оборотов ножевого вала, скорости подачи и параметров обрабатываемого материала /18/. Основным источником шума являются удары ножей по обрабатываемому материалу.
В шипорезных и фрезерных станках шум на рабочих режимах существенно выше шума на холостом ходу. Основной источник — шум резания, характер спектра - высокочастотный.
В деревообрабатывающей промышленности следует отметить наличие полезных практических решений, позволяющих в немалой степени снизить шум на рабочих местах. Эти меры направлены как на уменьшение шума в источнике, так и на путях его распространения. Находят применение демпфирующие устройства пильного диска, малошумные валы со спиральными ножами, глушители шума, звукоизолирующие кожухи и звукоизолирующие укрытия.
В качестве вибродемпфирующего слоя (рис. 1.10) использовалась мягкая перфорированная резина, эффект снижения шума при пилении превысил 6 дБА. Эффект применения звукоизолирующего капота составил 12 дБ А. Эффективность глушителя зависит от его длины и может составлять 4-7 дБА.
Обобщая выполненный анализ, отметим, что на большинстве типов деревообрабатывающих станков имеют место сходные процессы шумообразования. Шум на рабочем месте высокочастотный, значительно превышает нормы и определяется взаимодействием пары "обрабатываемый объект - инструмент". Аналитические обобщения этих процессов отсутствуют, что затрудняет акустическую оценку деревообрабатывающих станков.
В работе /19/ экспериментально исследованы процессы шумообразования фрезерных станков. Исследовались процессы шумообразования в зависимости от вида обрабатываемого материала, диаметра и типа фрез. Показано, что на холостом ходу основным источником шума является коробка скоростей. При работе шум возрастает на 6- 15 дБ, в октавном диапазоне частот 250-500 Гц. Сравнение спектров шума вибрации, измерянных на корпусе станка со спектром воздушного шума показали их идентичность, что позволяет говорить об основном вкладе корпуса в процессы зву коиз лучения. Определенный вклад вносит и режущий инструмент (на высоких частотах). Рекомендации логично вытекают из анализа процессов шумообразования: применение мер и средств, снижающих излучение корпуса и фрез. К таким мерам относятся вибродемпфирование, применением которого удалось снизить шум на 3-4 дБ в диапазоне 2000-8000 Гц.
Работа /19/ носит экспериментальный характер. Как видно из полученных результатов, шум исследуемого станка до нормы не снижен. Изучение пылевого аэрозоля в качестве дисперсной системы, поведения пылевых частиц в условиях внешних воздействий, исследование ряда задач, связанных с обеспыливанием воздуха, совершенствование техники обеспыливания нашло отражение в работах Богуславского Е.И., Глузберга В.Е., Гращенкова Н.Ф., Дьякова В.В., Журавлева В.К., Журавлева В.П., Забурдяева Г.С., Ищука И.Г., Кирина Б.Ф., Клебанова Ф.С., Кудряшова В.В., Ливчака И.Ф., Логачева И.Н., Луговского СИ., Лукьянова А.Б., Менковского М.А., Минко В.А., Никитина B.C., Перцева Н.В., Позднякова Г.А., Саранчука В.И., Цыцуры А.А., Шварцмана Л.А. и многих других авторов /48-82/ . В этих исследованиях использованы основополагающие концепции механики многофазных сред, аэродинамики, термодинамики, физической и коллоидной химии, основные принципы технологии различных видов производств.
Пылевой аэрозоль состоит из дисперсной фазы (частиц древесной пыли) и дисперсионной среды (воздуха). Наибольшее значение с точки зрения подбора инженерных средств реализации системы снижения загрязнения воздуха имеет рассмотрение физико-химических свойств дисперсной фазы /6, 7, 8, 9, 57, 58/.
Описание параметрических зависимостей Еэф и Еэ для аэродинамического метода очистки воздуха от древесной пыли вихревыми потоками
Учитывая функциональные зависимости результирующих характеристик процесса очистки и параметров свойств взаимодействующих в этом процессе дисперсных систем, математическое описание процесса очистки должно заключаться в получении параметрических зависимостей эффективности очистки и энергоемкостного показателя.
Выявление физических механизмов удаления твердой дисперсной фазы из пылевого аэрозоля возможно на основе моделирования процесса очистки в целом. Если на основе проведенного выше анализа принять допущение о том, что твердые частицы будут полностью увлекаться турбулентным потоком газа, то траектория движения этих частиц будет совпадать с траекторией движения дисперсной среды.
При описании процесса аэродинамической вихревой очистки воздуха от пыли можно выделить следующие зоны сепарации частиц пыли из пылевого аэрозоля: центробежная, инерционная и гравитационная.
Под эффективностью центробежного механизма (зона 1) будем понимать эффективность воздействия центробежной силы потока на пылевые частицы, обеспечивающего их выведение из потока аэрозоля. Для этого из всей дисперсной фазы, поступающей в центробежную зону на очистку, рассмотрим те частицы, у которых центробежная сила F4 больше либо равна силе сопротивления среды Fc .
При определении эффективности инерционного механизма (зона 2) необходимо учесть, что он реализуется не только при транспортировке удаленных из потока в зоне 1 частиц, но и для их коагуляции, вследствие различия в скоростях и направлениях их движения. Ближе к конечной границе зоны 2 частицы прекращают центробежное движение, и вихревой поток из тангенциально-закрученного превращается в линейный с турбулентными пульсациями дисперсионной среды.
На основе теории вероятностей эффективность инерционного механизма очистки представим следующей формулой: где Е%ф и Е - соответственно эффективности коагуляции частиц пыли и их транспортировки в гравитационную зону.
Если принять допущение, что на пути вихря не встречается механических преград и отсутствует вынос частиц дисперсной фазы пылевого аэрозоля из вихря, то все частицы из зоны 2 попадут в гравитационную зону.
Помимо эффективности, результирующим параметром процесса аэродинамической вихревой очистки является энергоемкостный показатель, который характеризует экономичность реализации процесса и определяется следующей обобщенной формулой: E - Nno - N, (2.13) по где Wno - энергетический параметр, характеризующий полезную энергию процесса очистки, расходуемую непосредственно на разделение дисперсной фазы и дисперсионной среды пылевого аэрозоля; Wt — энергетический параметр, характеризующий полезную энергию на каждом (/-ом) этапе процесса очистки; Nno — энергетический параметр, характеризующий энергию, затраченную на организацию процесса очистки воздуха от пыли.
Для определения параметрической зависимости энергоемкостного показателя воспользуемся известным алгоритмом: 1. Необходимо выделить в рассматриваемом процессе обеспыливания основные физические механизмы. 2. Для каждого выделенного механизма необходимо определить основные, оказывающие влияние на протекание процесса, виды энергии, отнести их к соответствующим взаимодействующим объектам и выполнить их математическое описание с точки зрения эффективности обеспыливания. 3. Уточнить математическое описание полезной энергии для каждого выделенного механизма реализации процесса. 4. Уточнить математическое описание затраченной энергии на реализацию каждого выделенного физического механизма процесса. 5. Построить параметрические зависимости эффективности обеспыливания и энергоемкостного показателя для рассматриваемого процесса в целом.
Для получения параметрической зависимости энергоемкостного показателя аналогично эффективности рассмотрим физические механизмы реализации рассматриваемого процесса очистки (по трем выделенным зонам). Для каждого механизма выделим виды полезной энергии, расходуемой на обеспечение соответствующих видов эффективности, а также виды затраченной энергии.
В зоне реализации центробежного механизма процесса очистки (зона 1) в качестве полезной может быть принята кинетическая энергия тех пылевых частиц, у которых центробежная сила F4 больше, либо равна силе сопротивления среды Fc и которые удаляются из потока пылевого аэрозоля в центробежной зоне.
В качестве «внешней» дисперсной системы выступает центробежнозакрученный турбулентный поток воздуха. Для создания крутки этого потока необходим направленный поток воздуха, создаваемый побудителем тяги. Поэтому энергетический параметр, характеризующий затраченную энергию процесса очистки, определим по формуле: где Р0 — давление воздуха, создаваемое побудителем тяги во входном сечении активной зоны очистки; Q0 - расход воздуха в том же сечении.
Таким образом, получена возможность расчета значений эффективности и энергоемкостного показателя процесса аэродинамической вихревой очистки воздуха от пыли для заданных производственно-технологических условий деревообрабатывающего производства.
Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от древесной пыли в шаровом циклоне деревообрабатывающих станков фрезерной группы
Экспериментальные исследования запыленности в рабочей зоне рейсмусовых, фрезерных, фуговальных, сверлильно-фрезерных и шипорезных станков показали, что фактические значения запыленности превышают предельно допустимые концентрации в 4-6 раз. Для рассматриваемого деревообрабатывающего оборудования наиболее эффективным и экономичным соответственно свойствам древесной пыли является аэродинамический метод очистки вихревыми потоками, т.е. шаровым циклоном /95/.
Основной целью экспериментальных исследований являлось определение фактической эффективности очистки воздуха от пыли в шаровом циклоне для обеспечения возможности сопоставления расчетных значений с экспериментальными.
Эксперименты проводили на стенде (рис. ЗЛ6), включающем побудитель тяги 1, дозатор пыли 2, техническую модель шарового циклона 3, реализующего аэродинамический метод очистки вихревыми воздушными потоками, а также систему соединительных трубопроводов 4 и трансформатор 5 типа КАТ-15. Модель шарового циклона 4 включает 2 горизонтальных тангенциальных входных патрубка, вертикальный осевой выхлопной патрубок, шаровой патрубок с 24 вертикальными щелями по экватору, обрезом в нижней части, конусом-отбойником и шаровым бункером. Входные патрубки шарового циклона соединены с нагнетающим патрубком побудителя тяги 1. Вспомогательное оборудование и запорно-регулирующая арматура экспериментального стенда позволяли варьировать расход запыленного воздуха через шаровой циклон.
Концентрацию пыли в пылевоздушном потоке, подаваемом на очистку в циклон, варьировали в пределах от 10 до 20 000 мг/м3 количеством подаваемого в дозатор 2 пылевого материала. Лабораторным автотрансформатором 5 типа КАТ-15 плавно изменяли напряжение тока, подаваемого на электродвигатель побудителя тяги 1, изменяя скорость воздуха в нагнетающем воздуховоде. Для более равномерного перемешивания пыли с воздухом в дозаторе 2 использовали присоединенную к нему механическую мешалку.
Отбор пылевых проб осуществляли с помощью аллонжей на установленные в них фильтры АФА-10 и электроаспиратора модели 822, позволяющего задавать расход прокачиваемого через фильтры запыленного воздуха.
Схема экспериментального стенда: 1 — побудитель тяги; 2 - дозатор пыли; 3 - техническая модель шарового циклона; 4 - система соединительных трубопроводов (воздуховодов); 5 -трансформатор КАТ-15; - точки замеров концентрации пыли Методика проведения экспериментов
Проведение экспериментальных исследований базировалось на методике, основные положения которой заключались в следующем. Предварительно определяли основные параметры свойств пылевого аэрозоля. В частности, дисперсный состав пыли исследовали методами ситового анализа и микроскопирования по стандартной методике с применением аппарата для исследования гранулометрического состава, включающего стандартный набор сит, вибрационную систему и корпус с электрооборудованием, а также микроскопа МИН-8. В результате предварительных исследований установлено, что распределение по размерам частиц всех используемых в экспериментах видов пылевого материала подчиняется логарифмически нормальному закону.
Затем осуществляли пуск стенда в работу и проводили основную часть эксперимента, которая включала два этапа: 1) Определение такого расхода запыленного воздуха, проходящего через шаровой циклон, при котором его эффективность максимальна; 2) Определение значений эффективности очистки при изменении концентрации пыли на входе в шаровой циклон при постоянном расходе воздушного потока: -подготавливали к работе оборудование стенда; -выбирали вид пылевого материала; -пускали стенд в работу, устанавливали рабочие параметры циклона и проводили измерения параметров реализуемого процесса очистки, на основе которых косвенным методом определяли эффективность и энергетические затраты на реализацию процесса очистки.
В процессе экспериментов проводили гравиметрическое определение концентрации пыли в воздуховодах при аспирационном способе отбора проб, заключающееся в измерении массы навески пыли, осевшей на поглотительный материал (фильтр) при откачивании через него заданного объема запыленного воздуха в единицу времени. При отборе проб для определения концентрации пыли в воздухе применяли метод внешней фильтрации при использовании закрытых аллонжей, когда поглотительный материал располагали за пределами воздуховода и исследуемую пробу воздуха направляли к нему через пробоотборную трубку, расположенную внутри воздуховода.
Чистые фильтры АФА-10 предварительно взвешивали и нумеровали. Затем включали в работу стенд. Расход воздуха в системе экспериментального стенда варьировали с помощью побудителя тяги 1, измеряя напряжение, подаваемое к его электродвигателю, с помощью трансформатора КАТ-15 в пределах от 31 до 220 В. После измерения массы чистых фильтров производили их установку в аллонжи, соединенные с воздухозаборными трубками диаметром 10 мм,
Постоянное значение начальной концентрации пыли в пылевом аэрозоле обеспечивали с помощью дозатора пыли. В дозатор пыли перед каждым опытом засыпали фиксированный объем пыли. Изменяя выходное напряжение трансформатора КАТ-15, добивались различных значений расхода запыленного воздуха, направляемого на очистку в шаровой циклон. Для измерения расхода аспирируемого через фильтры запыленного воздуха использовали электроаспиратор модели 822.
Объем экспериментальных исследований соответствует описанным в теоретических разработках условиям реализации процесса аэродинамической вихревой очистки воздуха от пыли с учетом варьирования режимных параметров в реальных диапазонах их изменения и обеспечения достоверности результатов экспериментов с доверительной вероятностью р = 0,95. В каждом опыте измеряемым результирующим параметром являлась эффективность процесса очистки воздуха от древесной пыли.
Применение шарового циклона для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха
Учитывая технологические особенности установленных в цехе деревообрабатывающих станков, а также требуемые расходы удаляемого аспирируемого воздуха от каждого типа станка, определим суммарный расход воздуха в аспирационной системе деревообрабатывающего цеха в целом.
В расчёт системы пылеудаления одними из основных величин являются: концентрация пыли в зоне резания соответствующего станка и среднемедианный размер частицы. Поэтому замерялась концентрация пыли непосредственно в зоне обработки (рис. 4.6).
Ограждения зоны обработки имеют достаточно высокую степень герметизации, что приводит к увеличению концентрации под защитным устройством.
Шаровой циклон рассчитывали в соответствии с производительностью 0=5700 м7ч (1,58 м7с), исходя из требуемых технологических параметров пылеулавливающих устройств каждого деревообрабатывающего станка, включенного в общую систему борьбы с пылью. Дальнейший расчет выполняли в следующем порядке: I. Расчет входных патрубков (2) (см. рис. 1.12): — расход воздуха через один входной патрубок циклона: QBX =1,58/2 = 0,79 м3/с; (4.1) — скорость воздуха на входе в циклон принимаем равной V = 20 м/с (из условия того, что максимальная эффективность очистки воздуха от легких видов пыли достигается при VBX 10м/с); — диаметр сечения каждого входного патрубка определяем по формуле: d„ = (4-QBX/(TC. V )0 3 = (4. 0,797(3,14.20,0))0 5 = 0,224 м; (4.2) — уточняем диаметр сечения кавдого патрубка, округляя его расчетное значение до ближайшего стандартного dBX = 0,225 м; — по полученному значению d с использованием формулы (4.2) определяем откорректированную скорость пылевоздушного потока V =19,87 м/с. 2. Расчет выхлопного патрубка (1): — расход воздуха через выхлопной патрубок в соответствии с условиями неразрывности потока в шаровом циклоне принимаем равным QBbix = U58 м3/с; — скорость очищенного от пыли воздуха на выходе из циклона принимаем равной VBbIX= 15м/с; — определяем диаметр сечения выхлопного патрубка: U = (4QBMX/( .VBblx))0 5 = (4Ч,58/(3,14.15,0))0 5 = 0,366 м; (4.3) — уточняем диаметр сечения выхлопного патрубка, округляя его расчетное значение до ближайшего стандартного dBblx = 0,355 м; — по полученному значению dBfclx с использованием формулы (4.3) определяем откорректированную скорость пылевоздушного потока VBblx = 15,96 м/с. 3. Расчет сферического корпуса (3): — диаметр шара (рабочей части циклона) определяем по формуле: Dm = (б- QBX/(K 7t))0 33 = (6 1,58/(1,94-3,14))0 33 = 1,16 м, (4.4) где К — кратность воздухообмена в циклоне, принятая равной 1,94; - вертикальные щели по экватору сферического корпуса принимаем в количестве Пщ-24, высотой Ьщ=0,4 м каждая, расположенные под углом а = 60 к горизонтальной плоскости; 107 — длину каждой щели определяли по формуле: Ьщ = я-Ош-о/360 = 3,14-1 Л 6 60/360 = 0,61 м; (4.5) — среднюю скорость воздуха в сечении каждой щели принимаем Vm = 8,0 м/с; — суммарную площадь сечения щелей с учетом того, что через них проходит 15% от общего расхода воздуха, определяли по формуле: FSui = 0,15 QBX/Vu, = 0,15-1,58/8,0 = 0,03 м2; (4.6) — ширину каждой щели определяли по формуле: ащ = FIu/0vLm) = 0,03/(24-0,61) = 0,002 м; (4.7) — учитывая высокую адгезионную способность древесной пыли, для предотвращения забивания щелей в процессе работы циклона принимаем поправочный коэффициент Ki = 3 и уточняем ширину каждой щели: ащ = 3-ащ = 3-0,002 - 0,006 м. (4.8) 4. Расчет конуса-отбойника (5): — высоту конуса-отбойника рассчитывали по формуле: h к.0 = 0,25(Ош/2-пщ/2) = 0,25(1,16/2-0,4/2) = 0,1 м; (4.9) — диаметр основания конуса-отбойника определяли по формуле: D к-о = Dm/2-0,6 = 0,4 м. (4.10) 5. Расчет бункера (4): — диаметр бункера принимали равным D6 = 1,5 м; — объем бункера циклона в виде усеченного конуса определяли по формуле: V6 = 0,5-n-Dm3/6 0,5-3,14-1,163/6 = 2,45 м3; (4.11) — диаметр нижнего выпускного отверстия бункера принимали ёб = 0,4 м. 6. Расчет сборника древесной пыли (7) (устанавливается под шаровым циклоном): — объем пылесборника определяется временем его заполнения с учетом эффективности очистки воздуха от древесной пыли в шаровом циклоне.
Комплексная оценка состояния производственной воздушной среды рассматриваемого деревообрабатывающего цеха основывается на анализе факторов, характеризующих санитарно-гигиенические условия труда с учетом их значимости. Итог комплексной оценки — выявление проблемных санитарно-гигиенических ситуаций, возникающих в той или иной рабочей зоне рассматриваемого участка (предприятия в целом). Проблемная санитарно-гигиеническая ситуация — локальное состояние воздушной среды, которое отличается в худшую сторону от нормативных условий.
Оценка состояния воздушного бассейна промышленного предприятия включает определение потенциальной опасности его зафязнения в зависимости от природно-климатических факторов конкретной территории, определяющих способность атмосферы рассеивать и поглощать загрязняющие вещества. Это зависит от скорости ветра, наличия и частоты туманов, рельефа местности и ряда других факторов.
Сочетание метеорологических параметров, обуславливающих уровень зафязнения воздушного бассейна рассматриваемой территории, характеризуют величиной потенциала зафязнения атмосферы (ПЗА) /76/. ПЗА используют при планировании и проектировании промышленных объектов и комплексов, связанных с выбросами зафязняющих веществ в атмосферу.
