Введение к работе
Актуальность темы. Важное государственной задачей является улучшение условий труда на промышленных предприятиях, рациональное и аффективное использование выделяемых на ати цели средств. Особое внимание уделяется ресурсосберегающим технологиям, в ток числа снижающим энергоемкость производства.
Большинство технологических процессов в различных промышленных производствах связано о выделением вредностей (пыль, вредные газы, теплота) внутрь производственных помещений, а также в окружающую ера ду. При этом ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда, падает его производительность, появляется опасность возникновения различных профессиональных заболеваний.
В настоящее время применяются различные способы уменьшения поступлений и перераспределения выделяемых вредностей (аспирация, местная и общеобменная вентиляция, различные виды пылеуборки). Их применение необходимо,' во-первых, для создания комфортных условий для работающих; во-вторых, для обеспечения условий, необходимых для протекания технологических процессов (чистые производства).
Основным средством борьбы с выделяющимися вредностями являются системы местной вентиляции. Но при некоторых технологических процессах локализовать выделение вредностей невозможно, так что влияние рассредоточенных источников на загрязнение воздушной среды поме їдений становится опре делящим. В втих условиях применение обшеобмен-ной вентиляции в комплексе с другими способами обеспыливания становится обязательным, и ее использование регламентируется санитарно-ги гпеннческюы норнами.
Проектирование н монтаж общеобмеяной вентиляции достаточно трудоемки, а ее вксплуатация связана с большими затратами знергоре
4 оуроов. Одним из основных путей снижения энергетических и материальных затрат на системы общеобменной вентиляции является выбор, еще на стадии проектирования, способе распределения приточного воздуха, всходя из минимальных приведенных затрат на вентиляционные системы при условий обеспечения в рабочей зоне вентилируемых помещений требуемых параметров воздушной среды.
При расчете общеобменной вентиляции важно знать влияние распределения подаваемого воздуха на характер распространения вредностей (теплоты, пыли, вредных газов) в помещении или в рабочей зоне. Нормативные метода расчета позволяют определить средние значения концентрации пыли и температуры. При этом их фактические значения в отдельных точках помещения или его зонах могут существенно отличаться от средних значений, так как распределение вредностей неоднородно. Общего подхода к описанию процессов распределения воздушных потоков, концентраций вредностей и температур в настоящее время нет. В каждом конкретном случае требуются дополнительные исследования для усовершенствования применявшихся ранее методов. Анализ работ по общеобменной вентиляции показывает, что в настоящее время необходимо уточнение существующих методик и создание новых, позволяющих на более высоком научном уровне рассчитывать общеобмен-вую вентиляцию в производственных помещениях.
Необходима общая математическая модель, описывающая движение воздушных потоков и распределение вредностей в производственном помещении, дающая возможность управлять состоянием воздушной среды во внутрицеховом пространстве. Лишь на основе такой математической модели может быть разработана методика расчета параметров и выбора оптимальных вариантов систем вентиляции, обеспечивающих требуемые показатели воздуха по содержанию вредностей в объеме всего помещения и в его рабочей зоне.
Таким образом, совершенствование методов расчета в проектировав ния общеобменной вентиляции - актуальная задача.
Актуальность работы подтверждается планом научно-исследовательских работ, проводимых в лаборатории механики аэрозолей при кафедре "Механическое оборудование промышленной экологии" Белгородской Государственной Технологической Академии строительных материалов.
Дель работа. Целью настоящей работы является разработка метода расчета распределения скорости и температуры воздуха и концентрации вредностей при наличии общэобменной вентиляции в постоянно действующа источников теплоты в пыли в помещениях о плоскопараллельным полем скоростей воздуха.
Для достижения цели работы были поставлены к решены следующие задачи:
выбор и обоснование математической модели воздухообмена в производственных помещениях с выделением пыли и избыточной теплоты{
разработка и обоснование метода расчета воздухообмена в таких помещениях! '
создание программного обеспечения для расчета параметров об-щеобменвой вентиляции на ЭВМ.
Научная новизна:
- на основе уравнений Навье-Стокса, уравнений переноса примесей и теплоты разработана математическая нодель распределения концентрации пыли и температуры воздуха в помещении при работе общеобменной вентиляции;
- применительно к условиям расчета воздухообмена получены выражения граничных условий для концентрации пыли и температуры воздуха, получены оценки сходимости вычислительного процесові
- впервые в практика вентиляционных расчетов смоделированы цир
куляционные потока воздуха!
- разработана методика оптимизационных расчетов параметров об-
цеобменной вентиляции в помещениях с выделением шиш и теплоты.
Теоретическое значение -работы;
получена математическая модель процессов воздухообмена в производственных помещениях при наличии общеобменяой вентиляции и источников выделения пыли и теплоты;
обоснованы методы расчета полученной системы уравнений с соответствующими краевыми условиями;
исследованы типовые схемы оОщеобменной вентиляции в цехах с выделением шиш и теплоты;
смоделированы циркуляционные потоки воздуха;
- на основе разработанной оптимизационной методики расчета
параметров общеобменной вентиляции подтверждено влияние различных
факторов на состояние воздушной среды в рабочей зоне и во всем поме
щении.
Практическая ценность и реализация:
.- разработана методика оптимизационного расчета параметров общвобменной вентиляции в производственных помещениях с выделением пыли я теплоты на стадии проектирования;
по разработанной методике проведан математический эксперимент по определению минимального расхода воздуха для типовых схем организации общеобменной вентиляции в цехах с выделением пыли и теплоты;
создано программное обеспечение для расчетов параметров общеобменной вентиляции|
разработанная методика использована при расчетах параметров оОщеобменной вентиляции в цехе производства линолеума Красноярского комбината "Енисей", цеха сортировки дробильно-сортировочной фабрики Л 2 и компрессорной площадки дренажного комплекса Лебединского ГОКе, мвоеозаготовятельного участка цеха оилшсатного кирпича Белгородского комбината строительных материалов.
Достоверность результатов;
основные положения я вывода, сформулированные в работе, соответствуют фундаментальным закономерностям механики сплошной среда в подтверждены результатами вычислительных экспериментов и обследований, проведенных в натурных условиях; -
сравнение результатов расчетов и данных натурных исследований проведены с использованием общепринятых методик статистической обработки и обеспечением доверительного интервала вероятности не ниже 0.95;
достоверность полученных результатов подтверждена актами внедрения разработанной методики при расчете параметров общеобменной вентиляции в цехе сортировки дробильно-сортировочной фабрики * 2 и компрессорной площадки дренажного комплекса Лебединского ГОКа.
іпробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях БТИСЫ (1991 -1993 гг.), на Республиканской конференции в Вильнюсе (1990 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции в Ростове-на-Дону 099iv), на Второй Ыэздунвродной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" в Москве (1994 г.), на научных семинарах лаборатории механики аэрозолей при кафедре "ивханического оборудования промышленной экологии" Белгородской Государственной Технологической Академии строительных материалов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
На защиту выносятся:
математическая модель распределения" воздушных потоков, концентрации вредностей и температуры в вентилируемом помещении;
численная реализация математической модели явления на ЭВМ;
методика оптимизационного расчета параметров общеобменной вентиляции на ЭШ.
.8 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, Б глав, основных выводов и списка литературы из 185 наименовании, в том числе 11 иностранных, общим объемом страниц машинописного текста, содержит 27 рисунков, 4 таблицы и 43 страницы приложения.
