Введение к работе
Актуальность работы. Литье в песчано-глынистые формы является ажнейшим способом изготовления заготовок и деталей машин. Доля ли-ых деталей в общей массе машин непрерывно повышается и составляет в іастоащее время от 50 до 80%.
Одной- из самых, тяжелых по условиям труда операцией, литейного [роизводства является выбивка отливок, которая сопровождается интен-нвным выделением пыли и теплоты. В выбивных отделениях применяются іазличньїе способы борьбы с пылью (местная вытяжная вентиляция, об-ций воздухообмен помещения, пылеуборка поверхностей), однако, не-мотря на большие объемы отсасываемого воздуха (от 1.5 до 12 тыс. м3/ч іа 1 м2 площади выбивных решеток), концентрация пыли на рабочих месах значительно превышает предельно-допустимую,
Главной причиной неудовлетворительной работы средств обеспыли-іания является отсутствие надежной методологической основы для поиска оптимальных технических решений и рационального проектирования обеспыливающих систем. Разработка же такой основы возможна лишь с ірименением достаточно полных и сложных математических моделей, >еализуемых с помощью современной вычислительной техники. Построе-ше математических моделей основных процессов обеспыливания, разработка вычислительных и оптимизационных алгоритмов и создание на их >снове необходимого программного обеспечения является весьма актуаль-юй задачей, без решения которой невозможно создание САПР обеспыли-зающей вентиляции.
Цехи с интенсивными пыле- и тепловыделениями широко распростра-«ены в различных отраслях промышленности, поэтому обоснование ра-нюнальных способов организации обесыливающей вентиляции обеспечивающих снижение затрат и улучшение условий труда, имеет важ-wc социально-экономическое значение.
Диссертация выполнена на кафедре машин и оборудования промыш-іенной экологии БелГТАСМ в рамках межвузовской научно-технической трограммы "Строительство" по теме " Разработка методов, технических условий и рекомендаций по реконструкции и модернизации обеспыли-зающей вентиляции производственных помещений".
Цель работы: Разработка научно-практических методов повышения эффективности и снижения энергоемкости обеспыливающей вентиляции зыбивных отделений литейных цехов на основе моделирования и уточнен-юго расчета комплексных систем обеспыливания.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: - изучить состояние теории и практики обеспыливания выбивных отделе-!шй литейных цехов и других производственных помещений с интенсивными пыле- и тепловыделениями;
построить математические модели, описывающие работу комплексны систем обеспыливания;
подтвердить адекватность математических моделей и определить их ос новные параметры на основе натурных и лабораторных исследований;
разработать метод оптимизации системы обеспыливания выбивных oi делений;
создать пакет прикладных программ для компьютерной реализации ма тематических и оптимизационных моделей;
разработать и внедрить практические рекомендации по проектирование и реконструкции систем обеспыливания.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан и численно реализован комплекс математических моделе? описывающий основные процессы вентиляции производственных помеще ний с пыле- и тепловыделениями;
методом имитационного моделирования (методом Монте-Карло) ого сано движение частиц пыли в турбулентном потоке воздуха, что позволил уточнить параметры пылеуноса из укрытий выбивных решеток;
разработан метод оптимизации комплексных систем обеспыливани выбивных отделений, включающих в себя местную вытяжную вентиляцик общий естественный и механический воздухообмен помещения, пылеубор ку поверхностей и систему очистки отсасываемого воздуха.
На защиту выносятся:
методы моделирования турбулентных неизотермических течений запь ленного воздуха в плоских областях с границами сложной формы при ш личии стационарных источников выделения пыли и теплоты;
уточненная балансовая модель воздухо- и пылеобмена выбивного отд< ления, непрерывная (дифференциальная) модель распределения парамеї ров воздушной среды, а также имитационная модель движения частиц пь ли внутри накатного укрытия;
расчет необходимой производительности местной вытяжной вентши цин от пыле- и тепловыделяющего оборудования, исходящий из необохс димости обеспечения нормируемой концентрации пыли на рабочих меі тах с учетом действия всего комплекса средств обеспыливания;
методики и результаты экспериментального определения параметре математических моделей процессов обеспыливания;
двухэтапный метод, алгоритм и результаты оптимизации комплексны систем обеспыливания выбивных отделений литейных цехов;
пакет прикладных программ для расчета и оптимизации всего комплеї са средств обеспыливания;
рекомендации по проектированию и модернизации систем обеспылив; ния выбивных отделений и других производственных помещений с ннтеї сивными пыле- и тепловыделениями.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
результаты теоретических и экспериментальных исследований исполь->вались при разработке технических решений, позволяющих на 15 - 20 % «пить энергопотребление систем обеспыливания, создать нормальные :ловия труда и уменьшить пылевое загрязнение воздушного бассейна :пирационными выбросами;
результаты диссертационного исследования рекомендованы проектным [(статутом "Центрогипроруда" к использованию при разработке САПР оеспыливающей вентиляции, приняты к внедрению на ОАО эслэнергомаш" и внедрены в ОАО "Норильская горная компания" при росктировании новых и модернизации действующих систем обеспылива-ия выбивных отделений литейных цехов и других производственных по-ещений с пыле- и тепловыделениями;
результаты работы использовались при выполнении госбюджетной [ИР: "Исследование процессов и развитие теории комплексного обеспы-ивания воздуха с целью минимизации негативного воздействия пылевого ігрязнения на окружающую среду и человека" (Отчет о НИР, № госреги-грации 01990005602 г. Белгород, БелГТАСМ);
результаты работы используются в учебном процессе кафедры Машины и оборудование промышленной экологии" БелГТАСМ при изу-гнии курсов "Компьютерное моделирование систем ТГВ" и "Основы ав-эматизированного проектирования";
полученные з работе результаты могут быть использованы в различ-ых отраслях промышленности, имеющих цехи с мощными источниками ыле- и тепловыделений.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертацион-ой работы докладывались и получили одобрение на Международной на-чно-технической конференции "Проблемы охраны производственной и кружающей сред" (г. Волгоград, 1997), Международной научно-ехнической конференции "Высокие технологии в экологии" (г. Воронеж, 998) и Международных конференциях в г. Белгороде в 1995..2000 г.г.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 15 печатью работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из ведения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источни-ов (157 наименований) и 4 приложений. Диссертация изложена на 169 границах машинописного текста и содержит 44 рис. и 15 таблиц.
Похожие диссертации на Моделирование обеспыливающей вентиляции выбивных отделений литейных цехов
