Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ загрязнений и методов очистки внутренних поверхностей воздуховодов пассажирских вагонов 9
1.1. Анализ основных параметров воздуха в пассажирском вагоне 9
1.2. Конструктивные особенности систем вентиляции пассажирских вагонов 10
1.3. Анализ результатов санитарно-гигиенического обследования пассажирского комплекса железнодорожного транспорта Российской Федерации 13
1.4. Анализ физико-химической природы загрязнений 19
1.4.1. Микробиологические загрязнения системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирских вагонов 21
1.4.2. Пылевое загрязнение системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирских вагонов 22
1.5. Сравнительный анализ современных технологий очистки и дезинфекции загрязнённых поверхностей 24
1.6. Выводы и постановка задач исследований 31
2. Теоретическое исследование истечения дисперсной среды, состоящей из воздуха и гранул диоксида углерода 34
2.1. Основные уравнения течения дисперсного потока с учетом изменения его тепло-массовых характеристик в магистралях системы очистки 34
2.1.1. Уравнения однофазных турбулентных потоков 35
2.1.2. Влияние твердых частиц на течение газа 38
2.2. Исследование взаимодействия гранулированного диоксида углерода с потоком воздуха при движении дисперсной среды по подводящим магистралям системы очистки 43
2.3. Математический анализ движения полидисперсного потока по соплу 49
2.3.1. Аналитическое обоснование выбора параметров сопла 49
2.3.2. Расчёт и оценка параметров сопла 53
2.4. Расчёт значения импульса возникающего при взаимодействии дисперсного потока с очищаемой поверхностью 55
2.5. Численное исследование характера истечения дисперсной среды по магистралям системы очистки 57
2.5.1. Условия проведения численных исследований 57
2.5.2. Определение скоростных режимов движения дисперсной среды в подводящих магистралях системы очистки 58
2.5.3. Расчёт температурных характеристик дисперсного потока 63
2.5.4. Расчёт скоростных режимов движения дисперсной среды в сопле Лаваля 66
3. Экспериментальное исследование истечения полидисперсной среды, состоящей из воздуха и отвержденного диоксида углерода 69
3.1. Условия проведения экспериментальных исследований 69
3.2. Экспериментальная оценка изменения температуры полидисперсной среды в процессе движения по трубопроводу 69
3.3. Экспериментальная оценка динамического воздействия полидисперсного потока на очищаемую поверхность 75
3.3.1. Экспериментальная оценка импульса, возникающего на очищаемой поверхности при взаимодействии с дисперсным потоком 75
3.3.2. Экспериментальная оценка динамического воздействия полидисперсного потока на очищаемую поверхность на основе прямых измерений 84
3.4. Оценка необходимых параметров для обеспечения степени чистоты поверхности воздуховодов пассажирских вагонов 90
3.5. Погрешности измерений 91
3.6. Проверка математической модели на адекватность 94
4. Разработка специализированных технических средств для очистки коробов воздуховодов системы вентиляции пассажирского вагона 99
5. Расчет экономической эффективности внедрения предлагаемого метода 106
5.1. Расчёт себестоимости работ по очистке воздуховода вентиляционной системы пассажирского вагона традиционным способом 106
5.2. Экономия годовых эксплуатационных расходов объекта по проектному варианту относительно базового 110
5.2.1. Приток денежных поступлений 110
5.2.2. Чистый доход 111
5.2.3. Чистый дисконтированный доход 111
Общие выводы и результаты 113
Список использованной литературы 115
Приложение 124
- Анализ результатов санитарно-гигиенического обследования пассажирского комплекса железнодорожного транспорта Российской Федерации
- Исследование взаимодействия гранулированного диоксида углерода с потоком воздуха при движении дисперсной среды по подводящим магистралям системы очистки
- Экспериментальная оценка динамического воздействия полидисперсного потока на очищаемую поверхность
- Разработка специализированных технических средств для очистки коробов воздуховодов системы вентиляции пассажирского вагона
Введение к работе
Одной из наиболее актуальных проблем в обеспечении комфортности пребывания в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта является физико-химическая чистота окружающего пассажира воздуха. Это в первую очередь обусловлено тем, что на пассажирском подвижном составе в основном используется система вентиляции с рециркуляцией воздуха, при которой к наружному воздуху подмешивают часть вытяжного (отработанного) воздуха, после чего смесь поступает в вентилируемое помещение. В этом случае такие опасные вещества как пыль органического и неорганического происхождения, патогенная флора, грибки, микробы, продукты дыхания человека и ряд других загрязнителей могут попадать внутрь воздуховодов, осаждаться там и с последующими потоками воздуха попадать обратно в салон.
Используемые в настоящее время фильтры для отделения вредных веществ не обеспечивают надлежащую очистку воздуха для пассажиров, в результате чего у них возникают различные аллергические и астматические заболевания. За рубежом, в результате исследований, проведенных специализированной фирмой «Европейской Ассоциацией Гигиены и Вентиляции» в начале 21 столетия, было показано, что сами системы вентиляции и кондиционирования воздуха могут являться источником ухудшения качества воздуха находящегося в салоне вагона.
В России для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия на железнодорожном транспорте принят закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», а уже с 2006 года службами Федерального государственного управления здравоохранения, проведено обследование более 2105 поездов дальнего и пригородного сообщения [64].
Было выявлено превышение предельно-допустимых концентраций (ПДК) в поездах дальнего сообщения, как в пунктах формирования, так и в пути следования по аэрозолям и вредным газам 1 и 2 категории опасности. Установлено, что основными источниками эпидемиологического загрязнения являются: воздушные фильтры, воздухонагреватели и система подачи воздуха в салон вагона (воздуховод, распределительная решетка и др.).
В настоящей диссертационной работе рассмотрены вопросы создания математической модели течения дисперсного потока, компоненты которого различаются по температуре более чем на 100С, а также вопросы, касающиеся экспериментального подтверждения ее адекватности применительно к перемещению дисперсного потока (воздух-гранулы диоксида углерода) по магистралям системы очистки.
В первой главе приводится качественный состав загрязнений воздуховодов пассажирских вагонов дальнего и пригородного сообщения, анализируются принципиальные схемы установок, используемые в отечественной и зарубежной практике для очистки воздуховодов различного назначения. Приводится анализ основных работ по математическому моделированию и экспериментальным исследованиям процессов движения по трубопроводам дисперсного потока, состоящего из твердых частиц (SiC^; Си; Fe; пластик и др.) и потока воздуха. Анализ литературных данных позволил сформулировать цель и задачи исследований.
Вторая глава посвящена представлению основных уравнений течения дисперсного потока, разработке обобщенной математической модели течения дисперсного потока (воздух-гранулы диоксида углерода) по магистралям системы очистки, с учетом изменения тепло-массовых характеристик компонентов дисперсного потока. Произведён расчет импульса силы, возникающего при взаимодействии двухфазной среды с поверхностью воздуховода. Даны основные расчетные уравнения и алгоритм численного решения системы уравнений математической модели.
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям, на основании результатов которых осуществлялась проверка адекватности уравнений изменения тепло-массовых характеристик дисперсного потока, входящих в математическую модель. Приведена схема экспериментальной установки и методика измерения основных параметров дисперсного потока (воздух-гранулы диоксида углерода). Приведены теоретические методы обработки экспериментальных данных.
Приведены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов тепло и массообмена между гранулами диоксида углерода и потока сжатого воздуха.
Экспериментальным путём исследован процесс движения дисперсионного потока по магистралям установки очистки и его воздействие на очищаемую поверхность.
Подобраны и обоснованы режимы очистки поверхностей с различной степенью их загрязнённости.
Экспериментальным путём получена зависимость изменения теплофи-зических и динамических свойств дисперсного потока, действующего на очищаемую поверхность.
Произведена оценка погрешности результатов эксперимента.
В четвёртой главе пре дставлена разработанная, при участии автора, схема и описан порядок работы установки для очистки воздуховодов пассажирских вагонов.
В пятой главе проведён расчет технико-экономической эффективности внедрения технологии очистки с применением гранулированного диоксида углерода.
Научная новизна работы:
Разработана математическая модель движения дисперсного потока в магистралях устройства очистки с учетом тепломассовых процессов.
Создана методика расчёта выборов значений параметров сопла и дисперсионной среды, обеспечивающих необходимое воздействие на очищаемую поверхность.
Сформулирована методика оценивания влияния размеров гранул и их концентрации на осреднённую скорость твёрдой и несущей фаз, температуру и состав несущей среды.
Определены параметры дисперсного потока для удаления загрязнений воздуховодов пассажирских вагонов.
Практическая ценность работы:
Разработан метод и технические средства для технологического процесса очистки воздуховодов.
Предложены рекомендации по выбору режимов очистки воздуховодов, имеющих различную степень загрязненности.
Разработанные метод и средства очистки воздуховодов находят применение в учебном процессе при подготовке специалистов по обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования пассажирских вагонов.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах (из них две - в изданиях, определенных ВАК Министерства образования и науки России).
Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию ОмГТУ (Омск, 2007); международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Сибирского государственного университета путей сообщения «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе» (Новосибирск, 2007); всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука технологии инновации» (Новосибирск, 2006); IX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, 2008); научно-технической конференции с международным участием «Подвижной состав и специальная техника железнодорожного транспорта» (Харьков, 2009); Третьей научно-практической конференции ОмГУПС «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2009); на заседании постоянно действующего научно-технического семинара ОмГУПС «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (Омск, 2009).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и результатов, списка использованной литературы из 103 наименований и 2 приложений. Общий объем диссертации составляет 125 страниц, 42 рисунка и 32 таблицы.
Анализ результатов санитарно-гигиенического обследования пассажирского комплекса железнодорожного транспорта Российской Федерации
К настоящему времени, человечество имеет достаточно информации о термическом комфорте, а о влиянии качества воздуха на здоровье человека ин формация практически отсутствует. Установлено, что многие проблемы со здоровьем у пассажиров возникают из-за низкого качества воздуха и нерегулярного технического обслуживания вентиляционных систем пассажирских вагонов. Применение в пассажирских вагонах системы вентиляции с рециркуляцией воздуха приводит к тому, что такие опасные вещества как пыль органического и неорганического происхождения, патогенная флора, в том числе грибки, микробы и ряд других загрязнителей могут попадать внутрь воздуховодов и вызывать различные нежелательные, аллергические и астматические симптомы. Зарегистрированы многие случаи негативного влияния плохого качества внутреннего воздуха на здоровье человека: многие люди страдали от симптомов усталости, увеличилось количество проявлений симптомов астмы и аллергии.
Долгое время считалось, что все загрязнения, так или иначе, попадают в пассажирский вагон из внешней среды. Однако, благодаря исследованиям, проведенным сотрудниками Европейской Ассоциации Гигиены Вентиляции (European Ventilation Hygiene Association), было установлено, что сам вагон является источником загрязнения воздуха. Это связано с тем, что строительные материалы, синтетические покрытия, оборудование и бытовая химия являются источниками различных газов, ухудшающих качество воздуха [103].
Кроме этого специалистами данной ассоциации высказано предположение, что сами системы кондиционирования воздуха (в том числе и системы вентиляции) могут являться источником ухудшения качества находящегося в вагоне воздуха. Эмиссия летучих органических веществ может увеличиваться, если компоненты системы вентиляции и поверхность воздуховодов загрязняется из-за плохого технического обслуживания. Эти предположения подтверждается сразу несколькими исследованиями, проведенными в реальных условиях. Было установлено, что низкий уровень чистоты системы кондиционирования совпадает со значительным увеличением синдромов респираторных заболеваний.
Некоторые исследования, проведенные в реальных условиях, п оказали наличие прямой связи между недостаточным обслуживанием системы кондиционирования и «Синдромом нездорового помещения». Было отмечено, что степень риска возникновения симптомов респираторных заболеваний при недостаточном количестве инспекций равна 2,0, а при воздуховодах, которые никогда не подвергались очистке - 2,8 [103].
Недавно проведенные в США исследования, во время которых производилось наблюдение за 96 офисными зданиями, показали наличие связи между качеством воздуха внутри помещения и уровнем технического обслуживания систем кондиционирования. Увеличение частоты и тщательности подобных мероприятий существенно улучшало качество внутреннего воздуха.
Связь между таким понятием как «Синдромом нездорового помещения» и низким уровнем технического обслуживания вентиляционных каналов прослеживается и по результатам работы, проведенной в Швеции [103]. Качество воздуха в более, чем 50% зданий, оборудованных механической системой вентиляции, было признано неудовлетворительным, прежде всего из-за несоблюдения инструкций по обслуживанию вентиляционных систем. Из 49 исследуемых школ с плохим качеством внутреннего воздуха в 19 было отмечено плохое обслуживание систем кондиционирования, и в 9 — загрязненные воздуховоды.
Результаты проведенных эпидемиологических и лабораторных исследований подтверждают гипотезу о том, что загрязненная система кондиционирования может послужить источником загрязнений и увеличивает риск распространения «Синдрома нездорового помещения» в офисных зданиях.
Многие проблемы со здоровьем возникают из-за низкого качества воздуха и нерегулярного технического обслуживания вентиляционных систем. Такие опасные вещества как асбест, плесень, бактерии, пыль и другие загрязнители могут попадать внутрь вентиляционных коробов и вызывать нежелательные побочные эффекты - аллергические симптомы, раздражение глаз, хрипота, кашель, головная боль и сонливость.
Но фактор здоровья - это не единственная причина очищать системы вентиляции. Из-за наличия в системе вентиляции легковоспламеняющихся предметов может появиться риск возникновения пожара. Попадание в воздуховоды частиц жира от кухонных плит или волокон одежды из сушильных машин в несколько раз увеличивает огнеопасность.
Эта проблема в настоящее время также актуальна для системы вентиляции пассажирских вагонов.
Еще одним источником загрязнения воздуха могут стать микробиологические загрязнения. Они могут содержаться на воздуховодах, воздухозаборных устройствах, в смешивающих секциях, фильтровальных агрегатах, на охлаждающих и нагревательных теплообменниках, увлажнителях, звукоизоляторах и загрязненных воздуховодах при отсутствии контроля влажности. Для воздухо-заборных устройств повышенная относительная влажность воздуха является проблемой из-за дождя, снега и т.п.
Органические вещества с содержащимися в них инфекционными грибками (типа Histoplasma и Cryptococcus), попадая в воздухозаборные устройства пассажирского вагона и осаживаясь на стенках воздуховодов, могут стать причиной серьезных последствий для здоровья находящихся в помещении людей. Неочищенные воздуховоды и перегруженные фильтры представляют хорошую среду для роста микробов, особенно при высокой относительной влажности. Рост микроорганизмов может происходить и при периодически возникающей влажности, например, если вода в систему попадает во время дождей [76].
Из-за недостаточного или неправильного обслуживания системы вентиляции кондиционирования воздуха пассажирского вагона возникают и более серьезные проблемы. Неочищенные внутренние поверхности воздуховодов, воздушные фильтры, пористые изоляционные материалы и звукоизоляция при достаточной влажности особенно хорошо подходят для развития грибков. Загрязненный воздуховод может содержать миллионы спор на квадратный сантиметр поверхности. Риск увеличивается во влажном климате, где кондиционирование воздуха используется для установления комфортных температурных условий.
Исследование взаимодействия гранулированного диоксида углерода с потоком воздуха при движении дисперсной среды по подводящим магистралям системы очистки
На основе анализа экспериментальных данных [100] было показано, что присутствие относительно мелких частиц в потоке вызывает подавление турбулентности. При этом ламинаризующее влияние дисперсной фазы в соответствии с (2.30) возрастает с повышением массовой концентрации частиц и увеличением расстояния от стенки. С ростом инерционности частиц (в рассматриваемом диапазоне) их влияние на турбулентность снижается.
Для крупных частиц, когда дополнительная диссипация турбулентности является незначительной, из формулы (2.29) следует
Приведенные выражения (2.30) и (2.31) позволяют определить распределение осредненных скоростей «чистого» воздуха и твердых частиц в зависимости от их размера и концентрации.
Из расчётных данных следует, что такие частицы не будут реагировать на турбулентные пульсации скорости несущей фазы, а распределения их осредненных скоростей будут практически однородными по сечению канала (трубы). Скорость движения твёрдой фазы составляет порядка 30-40% от скорости движения несущей среды. Поскольку скорость, плотность и другие величины, характеризующие течение, будут практически одинаковы во всех точках одного и того же сечения трубы, турбулентное течение газа по трубе можно рассматривать как одномерное движение [25]. Полученные сведения составили основу для расчёта характера течения дисперсного потока по трубопроводу.
Выбранная система координат движения дисперсного потока представлена на рис. 2.2. для исследования движения дисперсного потока
Дисперсный двухфазный поток, состоящий из гранул диоксида углерода и потока воздуха, характеризуется значительным перепадом температур (более 100С) между сосуществующими фазами.
Его перемещение по подводящим коммуникациям установки, может быть описано законами сохранения энергии, неразрывности среды и уравнением теплопередачи. Закон сохранения вещества при течении описывается уравнением неразрывности [47, 55] В данном потоке, помимо скоростных процессов, происходит теплообмен между твёрдыми частицами диоксида углерода и несущей фазой (воздухом), который описывается с помощью законов теплопередачи. По закону Фурье для однофазного теплового потока Граничные условия, характеризующие процессы теплообмена между двумя фазами, для решаемой задачи можно задать с помощью температуры окружающей среды и законом теплообмена между потоком и поверхностью трубопровода а так же между твёрдыми частицами (СО2) и несущей средой (воздух) где QB — количество теплоты, отводимой от потока воздуха; Qco _ количество холода, получаемого в процессе сублимации отвер ждённого диоксида углерода; h" и hTB - энтальпия газообразной и твёрдой фракции диоксида углерода соответственно.
В процессе движения дисперсного потока происходит активный теплообмен между фазами. Уравнение теплового баланса для процессов смешения двух потоков, характеризующихся различным уровнем температуры, определяется выражением QB = Qco Следовательно, количество холода, вырабатываемого при сублимации гранулированного диоксида углерода, равно количеству тепла, отдаваемого несущей фазой (воздухом).
Рекомендации для расчетов динамической л и кинематической v вязко-стей, теплопроводности X, числа Прандтля Рг на линии равновесия жидкость-пар приведены в работе [58]. Для вывода дифференциального уравнения теплопроводности необходимо представить объем тела в декартовой или цилиндрической системе координат, которое нагревается или охлаждается и внутри которого имеет место температурное поле.
Теплопроводность вещества зависит от температуры, координат точки, времени, плотности, теплоемкости и других физических параметров тела.
Экспериментальная оценка динамического воздействия полидисперсного потока на очищаемую поверхность
Для подтверждения теоретических исследований величины импульса, возникающего на очищаемой поверхности при взаимодействии с дисперсным потоком, была сконструирована и изготовлена экспериментальная установка, представляющая собой модель физического маятника (рис. 3.5). Расстояние «а» от среза сопла установки очистки до очищаемой поверхности задавалось в диапазоне от 0,2 м до 1 м. Рис. 3.5. Экспериментальная установка для оценки импульса на очищаемой поверхности Замер расстояния «с» производился лазерной ли нейкой Stabila LE 200 с по грешностью измерений ±2,0 мм. В качестве тяжё- лого тела маятника была использована металличе ская пластина длинной 1 м и весом 20 кг. Давление сжатого воздуха в подающей магистрали было стабильно и составляло 0,8 МПа. Экспериментальное определение давления потока на пластину за t = 1 с производилось согласно закону сохранения импульса jFdt = mV - mVo . 0 Проекция сил, действующих на пластину при «динамическом» равновесии, на ось, направленную вдоль вектора силы F, описывается выражением Режимы динамической очистки поверхности гранулами сухого льда характеризуются размерами (массой) гранул диоксида углерода, скоростью их соударения с поверхностью, временем обработки и удельной плотностью потока.
Изменение первых двух параметров изменяет кинетическую энергию удара, а, следовательно, и возможность производимой поверхностной очистки. Время обработки и удельная плотность потока влияют на степень покрытия поверхности «условными» отпечатками, а также на изменение состояния поверхностного пылегрязевого слоя при повторных ударах. Для подтверждения теоретических исследований, динамики воздействия гранул С02 на очищаемую поверхность, была сконструирована и изготовлена экспериментальная установка. Оценка динамического воздействия пол и дисперсного потока на очищаемую поверхность производилась с использованием поверенных лабораторных весов «ПВ-30» (рис. 3.8) с пределом взвешивания 30 кг и допускаемой погрешностью до 15 кг ± 5 г, до 30 кг ± 10 г. Индикатором значений в данном случае служил электронный жидкокристаллический дисплей. Далее процесс образования однородного по плотности потока происходит в следующей последовательности. Гранулы сухого льда выбрасываются в ин-жекционный канал, где в струе воздуха формируется дисперсный поток, который выдувается со скоростями 80 ... 400 м/с [3, 4] через выходное отверстие сопла. Скорость потока на границе торца сопла — открытое пространство зависит от конструкции применяемого сопла. При минимальном зазоре между выходным отверстием сопла и поверхностью мишени равным 0,2 м время перемещения гранул до момента столкновения с подложкой составляет 6,25 -10 ... 1,25 -10 с.
Динамическое воздействие, оказываемое на площадку дисперсионным потоком, изменяется по линейному закону в зависимости от расстояния от среза сопла до площадки. В случае очистки воздуховодов пассажирских вагонов, доминирующей составляющей их загрязнения является пыль растительного и биологического происхождения. Согласно гигиеническим нормативам «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» [70], утвержденных Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 27 апреля 2003 года, в воздухе салона вагона ПДК количество пыли растительного и животного происхождения (в т.ч. с примесью диоксида кремния, зерновая, лубяная, хлопчато-бумажная, льняная, шерстяная, пуховая и др., мучная, древесная) не должно превышать 4 мг/м . Учитывая конструктивные особенности установки очистки, анализ производства и реализации гранул диоксида углерода (их размеры), а так же конструктивные особенности воздуховодов пассажирских вагонов, постоянными величинами в данной критериальной зависимости являются: диаметр и плотность гранул, расстояние от среза сопла до очищаемой поверхности, массовая и объемная концентрации твёрдой фазы в потоке несущего воздуха, предельно-допустимая концентрация загрязнений.
Разработка специализированных технических средств для очистки коробов воздуховодов системы вентиляции пассажирского вагона
Конструктивно, короб воздуховода пассажирского вагона представляет собой металлическую конструкцию (рис. 4.1), состоящую из 11 секций (рис. 4.2). Воздуховод находится в прикрышевом пространстве и имеет крепление с кузовом вагона (рис. 4.3). Конструкция воздуховода имеет ряд преград, пре пятствующих качественной очистке [79]: - узлы сочленения секций воздуховода (поз. 1, рис. 4.4); - пожарные заслонки (располагаются внутри полости воздуховода, их преодоление требует специальной конструкции модуля очистки) (поз. 2, рис. 4.4); - ограниченная ширина места прохождения систем очистки; - валы управления вентиляционными заслонками (данные валы управления располагаются в центральной части воздуховода, деля его тем самым на две половины и препятствуя прохождению подобных устройств) (поз. 3, рис. 4.4); - малый диаметр технологического люка в воздуховоде, через который - узлы сочленения секций воздуховода - конструкция упорного ролика установки с протектором, способствующим прохождению установки; 2 -пожарные заслонки (располагаются внутри полости воздуховода, их преодоление требует специальной конструкции модуля очистки); 3 - валы управления системы подачи воздуха в салон вагона Специализированных устройств, которые очищали бы загрязненные воздуховоды пассажирских вагонов, эксплуатируемых на территории России и ближнего зарубежья, в настоящее время нет. Поэтому для решения данной проблемы на базе патентного поиска и изучения дополнительной технической литературы разработана установка для очистки воздуховодов пассажирских вагонов гранулами сухого льда. Рабочим телом в данной установке является сжатый воздух и гранулы СО2. Схематический вид установки приведён на рис. 4.6. - платформа мобильного комплекса; 2 - корпус; 3 - двигатель; 4 - заднее шасси; 5 - форсунка; 6 - видеокамера; 7 - рукав подачи полидисперсной смеси; 8 - установка подачи полидисперсной смеси; 9 - нагнетатель воздуха; 10 - упорный ролик; 11 - переднее шасси; 12 - вращающаяся часть сопла; 13 - боковые пылезаборные прорези; 14 - пылезаборный канал
Мобильный комплекс содержит самодвижущееся колесное шасси 1, на котором установлен корпус 2, привод 3, опорные ролики (колеса) 4, одна пара из которых выполнена управляемой с возможностью поворота, в корпусе 2 установлены форсунка 5 для подачи сухого льда, видеокамера 6, привод 3, кинематически связан с органами управления (не показаны) роликами 4 и форсункой 5, и установленные вне корпуса пульт управления, связанный кабелем с приводом 3 и органами управления, рукав 7 подачи гранул, связывающий емкость 8 для гранул с форсункой 5 и нагнетателем 9 гранул.
При этом корпус 2 выполнен аэродинамическим, колесное шасси Дополнительно снабжено подпружиненным роликом 10, оппозитно установленным относительно опорных роликов 4, причем все ролики 4, 10 снабжены пробозаборным съемным валиком 11, форсунка 5 установлена с возможностью вращения в плоскости, поперечной корпусу 2, на поворотном патрубке 12, ось вращения которого совпадает с продольной осью корпуса 2, причем патрубок
12 расположен под углом 90С ... 115С к продольной оси, а корпус 2 дополнительно снабжен дефлекторными прорезями 13, расположенными на нижней и боковых поверхностях корпуса 2, связанными с пылеотводящим рукавом 14 дополнительно введенного пылесоса (не показан).
Устройство работает следующим образом. На отдельном устройстве изготавливают гранулы сухого льда необходимой формы и размеров.
Мобильный комплекс запускают через лючок в воздуховод системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского вагона, включают привод и посредством пульта управления перемещают шасси 1 по коробу воздуховода. Одновременно включают нагнетатель 9 гранул. Поток воздуха захватывает в емкости 8 гранулы сухого льда, разгоняет их по рукаву 7 и через форсунку 5 направляет их на очищаемую поверхность.
Форсунка 5, установленная с возможностью вращения в плоскости, поперечной корпусу 2, на поворотном патрубке 12, ось вращения которого совпадает с продольной осью корпуса 2, обеспечивает обработку всех внутренних поверхностей воздухопровода.
Под действием кинетической энергии гранул и мгновенного изменения их агрегатного состояния, при котором происходит резкое изменение давления на поверхности, загрязнения отслаиваются от поверхности и опадают в шлам, гранулы сублимируются (испаряются) в виде углекислого газа, который оседает вниз и удаляется со шламом через дефлекторные прорези 13, расположенные на нижней и боковых поверхностях корпуса 2, связанные отсасывающим рукавом 14 с пылесосом, установленным снаружи.
Одновременно осуществляется контроль физических и механических параметров поверхности, например, микронеровностей, посредством видеокамеры 6. Оператор визуально определяет состояние воздуховода и, соответственно, изменяет массовую подачу гранул и избыточное давление.
Корпус 2, выполненный аэродинамическим, не препятствует потокам гранул и удалению шлама. Снабжение колесного шасси 1 подпружиненным роликом 10, оппозитно установленным относительно опорных роликов 4, обеспечивает прижим роликов 4. Все ролики 4, 10 снабжены пробозаборным съемным валиком 11 для взятия микробиологической пробы, которая осуществляется путем контакта и налипания на валик поверхностных наслоений.
Проверка вентиляционных систем в данном случае проводится визуальным способом. Самоходный модуль с дистанционным управлением и вмонтированной в его корпус видеокамерой, передвигаясь по вентиляционному коробу, посылает изображение на экран монитора. Установка очистки обеспечивает отбор проб со стенок воздуховода для последующего анализа и отчета о состоянии вентиляционных коробов. Графическое изображение технологии проведения очистки воздуховода приведено на рис. 4.7.
