Введение к работе
Актуальность темы. Опыт эксплуатации производств различных отраслей промышленности показывает, что, несмотря на применение систем местной и общеобменной вентиляции» концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочих зон зачастую превышают предельно допустимые (ПДКРЛ).
По оценкам экспертов причины превышения ПДКр.з в порядке возрастания их удельного веса располагаются в следующей последовательности:
-нарушение технологических режимов, несвоевременный и некачественный ремонт оборудования (эксплуатационные недостатки) - 20%; -несовершенство технологических процессов и оборудования (технологические недостатки) - 38%;
-не всегда оптимальный выбор местных отсосов на стадии проектирования систем местной вытяжной вентиляции (инженерно-экологические недостатки)- 42%.
Как видно, основными недостатками являются две последних группы, устранение которых позволит снизить концентрацию загрязняющих веществ в воздухе рабочих зон до требований санитарно-гигиенических нормативов.
Технологические мероприятия по снижению загрязнения воздуха рабочих зон обуславливают возможность уменьшения иіггенснвиости выделения загрязняющих веществ, что не только непосредственно, но и косвенно влияет на уровень загрязнетія воздуха, повышая эффективность действия местных отсосов. Выбор местных отсосов базируется в настоящее время на оптимизации их конструктивных и расходных характеристик, хотя основным критерием качества работы любого устройства является его эффективность. В силу этого, имеет место не до конца обоснованная практика проектирования "по аналогии" и "по рекомендуемым" скоростям всасывания. Таким образом, необходима разработка единого подхода к прогнозу эффективности работы местных отсосов, учитывающего интенсивность выделения загрязняющих веществ от технологического оборудования.
Цель работы. Прогноз и повышение эффективности работы местных отсосов для снижения загрязнения воздуха рабочих зон.
Идея работы состоит в моделировании эффективности процесса пы-легазоулавливания на основе рассыотрения его физических механизмов..
Научная новизна заключается в следующем:
1.Установлены закономерности реализации двух качественно различных режимов пылевьщеления в динамических условиях гравитационного транспортирования сыпучих материалов путем исследования механизма взметывания и распространения пыли.
2.Распространены известные закономерности на описание эффективности процесса пылегазоулавливания местными отсосами с учетом инерционного, турбулентного, диффузионного и форетического механизмов.
3. Разработана физико-математическая модель процесса пылегазоулавливания от технологического оборудования, позволяющая прогнозировать и повышать эффективность работы местных, отсосов с учетом режимов пылевыделения, а также технологических, геометрических и физико-химических параметров процесса улавливания.
Достоверность научных положений и выводов диссертации подтверждается: -использованием классических положений аэродинамики, механики аэрозолей и принципа аналогий при моделировании процесса пылегазоулавливания;
-применением при обработке результатов экспериментальных исследований аппарата математической статистики;
-удовлетворительной сходимостью результатов теоретических расчетов с результатами проведенных нами лабораторных и промышленных экспериментов и результатами экспериментальных исследований других авторов.
Практическое значение работы заключается в разработке методики прогнозирования эффективности работы технических решений по пылега-зоулавливанию, которая позволяет (средствами вычислительной техники) обеспечить минимальное пылевыдеяение в воздух рабочей зоны на узлах перегрузки и осуществить выбор оптимального для данных производственно-технологических условий варианта местного отсоса.
Реализация работы. Результаты работы использованы:
-при реконструкции местных отсосов у ванн линии цинкования деталей в цехе гальванопокрытий РМСЗ-! ОАО "РОСТСЕЛЬМАШ";
-при проектировании местных отсосов у мест перегрузки компонентов бетонной смесн на растворо-бетонном узле 0ОО"РИСТ0";
-в научных исследованиях и включены в учебные программы кафедры охраны труда и окружающей среды РГСУ,
а также приняты к внедрению проектными подразделениями следующих организаций: ОАО "РОСТСЕЛЬМАШ" Ремонтно-энергетическая фирма; ОАО "ОЗОН"; ООО "Строительная компания КАВСАНТЕХМОНТАЖ".
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Режим пылевыделения при гравитационном транспортировании сыпучих материалов определяется взаимообусловленностью аэродинамики воздушного потока в желобе и режима движения материала:
-в зависимости от механизма взметывания и распространения пыли воздушным потоком на практике могут быть реализованы два качественно различных режима пылевыделения: режим неинтенсивного (в виде сгустков) и режим интенсивного (в виде отдельных частиц) пылевыделения, соответствующих связанному и несвязанному режимам движения материала по желобу;
-механизм взметывания и распространения пыли в виде сгустков обусловлен соотношением критической и фактической скоростей движения материала по желобу.
2. Эффективность процесса пылегазоулавливания местными отсосами определяется действием инерционного, турбулентного, диффузионного и форетического механизмов.
З.Физико-математическая модель процесса пылегазоулавливания от технологического оборудования позволяет (средствами вычислительной техники) прогнозировать и повышать эффективность работы местных отсосов с учетом режимов пылевьщеления, а также технологических, геометрических и физико-химических параметров процесса улавливания.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на: Международной научно-практической конференции "Экология и регион", г.Ростов-на-Дону, 1995г.; Межвузовской научно-технической конференции "Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды", г. Ростов-на-Дону, 1997г.; 3-й Международной научно-практической конференции "Экология и здоровье человека", г.Ростов-на-Доігу,1997г.; Международной научно-технической конференции "Проблемы охраны производственной и окружающей среды", Волгоград, 1997г.; ежегодных Международных научно-практических конференциях РГСУ, г.Ростов-на-Дону, 1997-1999гг.; областном конкурсе "Экология-Безопасностъ-Жнзнь", г.Ростов-на-Дону, 1999г.
По результатам 3-й Международной научно-практической конференции "Экология и здоровье человека", 1997г. и областного конкурса "Эхология-Безопасность-Жизнь", 1999г., научная работа отмечена дипломами первой степени.
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в десяти печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографии из 184 наименований литературных источников на русском и иностранных языках и 16 приложений. В ней содержится 140 стр. основного машинописного текста, в том числе, 35 рисунков и 18 таблиц.
Решению отдельных вопросов из числа рассмотренных в данной диссертационной работе посвящены исследования Г.Н. Абрамовича, В.В. Батурина, В.Н. Богословского, СЕ. Бутакова, А.Ю. Вальдберга, З.Р. Горби-са, М.И. Гримитлина, Е.Ф. Демишевой, П.А. Корова, И.Н. Логачева, В.А. Минко, Б.С. Молчанова, Б.И. Мягкова, О.Д. Нейкова, А.И. Пирумо-ва, П.Н. Платонова, В.Н. Посохина, Л. Прандтля, В.Н. Талиева, В.Н. Ужова, Т.А. Фиалковской, Н.А. Фукса, И.А. Шепелева, Е.А. Шток-мана, В.М. Эльтермана и др., внесших значительный вклад в изучение вопросов аэродинамики, особенностей воздушных течений вблизи всасывающих отверстий местных отсосов, процесса улавливания загрязняющих веществ от источников их выделения, физики дисперсных систем, процесса перегрузки сыпучих материалов.
