Пылесос для заточного — Заточные станки — Металлический форум

В настоящее время в промышленности применяют несколько видов сварки:

1. ручная электродуговая сварка, при которой свариваемые металлы нагреваются до температуры плавления. Она основана на возникновении электрической дуги между свариваемой деталью и электродом и может быть ручной, полуавтоматической, автоматической. В автоматической сварке электрическая дуга скрыта под слоем флюса. Сварка электрической дугой сопровождается выделением в воздухе помещения теплоты, газов и пыли. И при этом над электрической дугой возникает конвективный поток воздуха, содержащий пыль и газ.

2. контактная сварка, при которой металлы нагреваются до состояния размягчения. Она может быть точечной, роликовой, газопрессовой. При чистых поверхностях свариваемых деталей сопровождается только выделением теплоты.

При ручной электродуговой сварке на стационарных сварочных постах, включая сварку в кабинах, наиболее эффективным способом вентиляции является местная вытяжная вентиляция, которая выполняется в виде воздухоприемников соответствующей конструкции.

Учитывая, что в большинстве случаев сварщику приходится работать наклонившись над электрической дугой местный отсос от сварочного поста должен, прежде всего, (рис.22а) отклонить электросварочный факел от зоны дыхания сварщика. Вытяжные вентиляционные зонты (рис.22б) с вертикальным направлением воздушных потоков в данном случае является не эффективными, так как при их использовании удаляемый воздух, содержащий пыль и газы неизбежно проводится через зону дыхания сварщика.

Рис. 22

1,4 – воздухоприемники отсоса

1 – боковой отсос

4 – вытяжной зонт

2 – свариваемые детали

3 – сварщик.

В инженерной практике местную вытяжную вентиляцию выполняют в виде широких боковых отсосов, находящихся над столами или кондукторами, предназначенными для фиксации деталей при сварке со стороны противоположной сварщика. Боковые отсосы – всасывающие панели выполняются в виде воздухоприемников равномерного всасывания во фронтальной плоскости в которых имеются решетки для удаления воздуха. На рис.23 показана принципиальная схема наклонной панели равномерного всасывания над столом для сварки деталей (конструкции С.А. Чернобережского).

Рис.23

1 – воздухоприемник в виде панели равномерного всасывания

2 – воздуховод, присоединенный к системе местной вытяжной вентиляции

3 – боковой щиток, способствующий повышению эффективности работы отсоса

4 – стол сварщика

5 – схема движения воздуха по воздухоприемнику отсоса

6 – шибер-задвижка.

Для обеспечения эффективного удаления воздуха от места сварки скорость всасывания воздуха в живом сечении панели, которая составляет примерно 25% от габаритных размеров панели, должна находиться в пределах 3-4 м/с, при этом значении будет наблюдаться в зоне нахождения сварщика на расстоянии около 0,7 м от панели скорость воздуха примерно равна 0,5 м/с. Экспериментально установлено допустимые концентрации вредностей на рабочих местах сварщика при сварке электродами с качественным покрытием на расстоянии от панели 600-700 мм будут наблюдаться при отсосе воздуха L=3200-3300 м³/(ч∙м²) панели находятся у стены (рис.23) и примерно L=5000–7000 м³/(ч∙м²) панели находятся вдали от стены.

При сварке габаритных деталей, когда сварщику в процессе работы приходится обходить их со всех сторон. Конструкция местного отсоса (рис.23) является не применимой. Для этих условий может использоваться двухсторонний отсос, который устанавливается на поворотной консоли.

Местные отсосы при пульверизационной окраске изделий выполняется в виде специальных камер, в которых производится работа по окраске изделий распыляемой краской. Устройство окрасочных камер с удалением воздуха из них способствует обеспечению на рабочих местах концентраций, не превышающих ПДК. На рис. 24 показана конструкция окрасочной камеры для окраски мелких изделий, которая, с целью обеспечения чистоты атмосферного воздуха, оборудована гидравлическим фильтром – гидрофильтром.

Рис.24

1 – корпус камеры

2 – краскозадерживающая решетка

3 – поворотный стол

4 – форсунки гидрофильтра

5 – ванна гидрофильтра

6 – гравийный фильтр

7 – патрубок, присоединенный к местной вытяжной вентиляции

8 – сепаратор, выполняющий функцию каплеуловителя

9 – рабочий проем окрасочной камеры

10 – патрубок для присоединения насоса подающего оборотную воду.

Для обеспечения невыбивания летучих паров растворителей красок из рабочего проема 9 камеры в нем должна обеспечиваться в зависимости от растворителя скорость всасывания воздуха 0,7-1,7 м/с.

Аэрация представляет организованную естественную приточно-вытяжную вентиляцию, которая осуществляется через устраиваемые в наружных стенах здания и фонаря кровли специальные открывающиеся отверстия за счет разности давления снаружи и внутри здания. Эта разность возникает за счет различных температур воздуха, а следовательно и плотностей наружного и внутреннего воздуха, а так же за счет действия на здание ветра. Если при механической приточно-вытяжной вентиляции в помещении создаются сравнительно небольшие воздухообмены при достаточно больших давлениях, создаваемых вентилятором, примерно в диапазоне 300-1500 Па, то при аэрации в помещении создаются большие организованные воздухообмены, гораздо большие, чем при механической вентиляции при больших значениях располагаемых давлений порядка нескольких Па.

Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха подаются в цех и удаляются из него без применения вентиляторов и воздуховодов, т.е. естественным путем.

Аэрация производственных помещений является могучим средством снижения температуры воздуха в рабочей зоне в цехах со значительными избытками теплоты (литейных, кузнечных, термических, машиностроительных заводов, в цехах металлургических заводов, стекольных). В большинстве случаев одновременно с аэрацией целесообразно выполнять в цехах механическую приточно-вытяжную вентиляцию, при этом механическая вентиляция и аэрация взаимно дополняют друг друга и увеличивают общий воздухообмен помещения.

В настоящее время в инженерной практике находят применения два метода расчета аэрации производственных помещений:

1) метод «фиктивных давлений»

2) метод, учитывающий температурное расслоение воздуха по высоте производственного помещения и образования «температурного перекрытия» – т.е. «тепловой подушки».

Второй метод был разработан в 70-80^хх гг. прошлого века в институте ЦНИИ «Промзданий» профессором Шепелевым и его учениками. Этот метод содержит значительный математический аппарат и прошел апробацию при экспериментальных исследованиях на моделях зданий и натуральных условиях.

4.1. Метод расчета аэрации с использованием «фиктивных давлений»

Допустим, что имеется производственное здание однопролетного горячего цеха с тепловыми избытками. Известны температура наружного воздуха, температура в рабочей зоне цеха, температура уходящего воздуха.

Рис.25

Допустим, что снаружи цеха в произвольно выбранной плоскости АВ находится барометр, который обладает совершенной чувствительностью и который при отсутствии ветра показывает атмосферное давление Р_а, Па. Поставим этот же барометр в той же горизонтальной плоскости, но внутри цеха. Он даст другое давление Р_а Р_изб.. Разность давлений внутри и снаружи цеха на одном и том же уровне будем называть внутренним избыточным давлением Р_изб., и при этом величина Р_изб. может быть как положительной, так и отрицательной величиной.

Проведем другую плоскость СД на величине Н₁, м, ниже первоначальной выбранной плоскости АВ. Выделим внутри и снаружи цеха две площади, площадью 1 м², тогда объемы воздуха в столбах будут равны Н₁, м³, а масса столба наружного воздуха будет равна Н₁∙ρ_наруж.. Масса столба внутреннего воздуха равна Н₁∙ρ_{ср. помещ.}, где ρ_{ср. помещ.} – среднее значение плотности воздуха, соответствующее средней температуры воздуха в помещении.

Поставим барометр снаружи цеха на уровне СД.

Давление внутри цеха в плоскости СД будет равно: .

От величины давления внутри цеха в плоскости СД отнимаем величину давления снаружи цеха в этой же плоскости и получаем величину избыточного давления в плоскости СД.

(17)

Из выражения (17) следует, что если под влиянием тепловых избытков в какой нибудь плоскости внутри цеха имеется избыточное давление Р_изб., то во всякой другой плоскости, лежащей на Н₁, м, ниже избыточного давления, уменьшается на величину .

Проведем другую плоскость, лежащую на Н₂, м, выше плоскости АВ. Выделим внутри и снаружи две площадки площадью 1 м². тогда объемы будут равны Н₂ м³. Масса воздуха, лежащего снаружи между АВ и ЕF будет равна и внутри. Давление внутри цеха в плоскости ЕF будет равно: .

Избыточное давление внутри цеха в плоскости ЕF:

(18)

Выражение (18) показывает, что во всякой вышележащей плоскости Р_изб. увеличивается на величину .

Таким образом для расчета естетственого воздухообмена в цехе под действием гравитационных сил можно руководствоваться следующим правилом:

Внутреннее избыточное давление по направлению вверх от любой горизонтальной плоскости увеличивается, а по направлению вниз – уменьшается на величину , где Н – вертикальное расстояние между горизонтальными плоскостями.

Плоскость, в которой Р_изб.=0 носит название нейтральной плоскости.

При действии на здание ветра или при ветре с тепловыми избытками нейтральная плоскость в помещении исчезает.

Если ветер отсутствует, а внутри цеха в плоскости центра фрамуги Р_изб.>0, то цеха и величина Р_изб. будет равна динамическому давлению воздуха на выходе из фрамуг, которое равно .

Если Р_изб. внутри цеха в плоскости центра отверстия будет меньше нуля, то в этом случае воздух будет поступать в помещение и величина динамического давления будет равна .

4.2. Естественный воздухообмен в цехе под действием тепловых избытков.

Допустим, что в здании, разрез которого показан на рис. 26, имеются два отверстия находящиеся на различных высотах от пола площадью соответственно ƒ₁ и ƒ₂.

Рис.26

В помещении имеются тепловые избытки, а ветер отсутствует. Допустим, что на высоте Н₁ от середины первого отверстия внутреннее избыточное давление равно нулю, т.е. находится нейтральная зона. Тогда в плоскости центра первого отверстия внутреннее избыточное давление будет равно:

(19)

Следовательно, в плоскости первого отверстия давление снаружи будет больше, чем давление внутри, на величину и равно динамическому давлению воздуха в первом отверстии.

(20)

Если обозначить через Н₂ расстояние между нейтральной плоскостью и серединой второго отверстия, то внутреннее избыточное давление:

, (21)

(22)

Разделив почленно выражение (20) на выражение (22) получим:

(23)

!!!, но скорости воздуха в нижнем и верхнем отверстиях можно выразить через расходы воздуха, поступающего в нижнем отверстие равна массе воздуха выходящему через верхнее отверстие, т.е.:

(24а)

(24б),

где ρ_н, ρ_ух – соответственно плотности наружного и уходящего из помещения воздуха.

Подставляя значения скоростей в выражение (23) получаем, что

(25)

Если с определенной погрешностью принять частное от деления ρ_ух/ ρ_н ≈1, то получаем:

(26)

Выражение (26) говорит о том, что если в производственном здании имеются два отверстия, расположенные на различных высотах от уровня пола, то под действием тепловых избытков внутри избыточного давления равное нулю, т.е. нейтральная плоскость, находится на расстояниях от этих отверстий обратно пропорциональных квадратам их площадей.

В частном случае, если площади ƒ₁ = ƒ₂, то Н₁=Н₂, и в этом случае избыточное внутреннее давление, равное нулю, находится по середине высоты между отверстиями.

Из выражения (25) можно получить:

(27)

тогда из выражения (27) можно определить расстояние Н₂ от уровня нейтральной линии до середины отверстий фрамуги 2.

(28)

Расчет естественного воздухообмена путем аэрации в однопролетном цехе под действием гравитационного давления по методу фиктивных давлений, если известны площади всех открывающихся фрамуг и расположение фрамуг по вертикали, производится образом:

1. по заданному значению температур наружного воздуха и средней температуре воздуха в производственном помещении вычисляют разность плотностей наружного воздуха и воздуха в помещении, т.е.

2. задаются величиной избыточного давления воздуха на полу цеха или в центре одной из нижних фрамуг порядка 1-3 Па и вычисляют избыточное давление в центрах всех фрамуг.

3. вычисляют скорости и расходы воздуха во фрамугах и составляют баланс по расходу воздуха через приточные и вытяжные фрамуги

4. выполняют проверку равенства масс приточного и удаляемого воздуха. Если масса приточного воздуха оказалась равной массе удаляемого воздуха, то значение Р_изб. было принято правильно. Если же приток воздуха оказался не равным вытяжке, то необходимо задаться другим численным значение внутри избыточного давления в центрах всех фрамуг, заново определить скорости и расходы воздуха через фрамуги и заново составить баланс по расходу воздуха.

5. при вторичном несовпадении баланса по расходу приточного и удаляемого воздуха необходимо построить график зависимости расходов приточного и удаляемого воздуха от величин Р_изб., показанный в принципиальном виде на рис. 27:

Рис.27

Из данного графика можно определить действительную величину массы приточного и удаляемого воздуха.

Если окажется, что определенный таким образом общий воздухообмен в помещении превышает необходимый расчетный воздухообмен на ассимиляцию вредностей, выделяющихся в помещении, то расчет считается законченным. Если окажется, что определенный таким образом общий воздухообмен меньше требуемого на ассимиляцию вредностей, то необходимо пропорционально увеличить площади фрамуг на притоке и на вытяжке.

Для лучшей гарантии против опрокидывания естественного воздухообмена при взаимных изменениях направления ветра, а так же для уменьшеньшения явлений дутья, вызванных подачей холодного наружного воздуха зимой площадь нижних фрамуг, используемых для подачи приточного воздуха в помещение делают несколько больше, чем площадь вытяжных фрамуг, удаляющих воздух из помещения. Обычно отношение ƒ₁ ÷ƒ₂≈1,25.

Исследованиями установлено, что при действии на здание ветра на наветренной стороне здания устанавливается положительное давление, т.е. давление выше атмосферного, а на заветренной – отрицательное давление, т.е. ниже атмосферного. На боковых стенах здания устанавливается преимущественно отрицательное давление. Если в ограждающих конструкциях здания, находящихся в зоне повышенного давления сделать отверстия, то через них в здание будет поступать воздух снаружи. Через отверстия находящиеся в зоне пониженного давления, воздух будет выходить из здания. На рис. 28 показана принципиальная схема простейшего случая распределения давлений на ограждающих конструкциях здания при действии на него ветра.

Рис.28

При направлении ветра, указанном на рисунке стрелкой на передней стене и передней части кровли создается зона положительного давления, отмеченная знаком « ». По всей поверхности задней стены, значительной части боковых стен и задней части кровли создается отрицательное давление.

Положительное либо отрицательное давление или разрежение, создаваемое ветром на элементарной площадке наружного ограждения обычно выражают в долях скоростного или динамического давления по выражению (29):

Па (29),

где υ – скорость ветра;

ρ – плотность воздуха;

к – безразмерная величина, которая называется аэродинамическим коэффициентом.

Отношение давления или разряжения, создаваемого ветром на элементарной площадке наружного ограждения к динамическому давлению ветра называется аэродинамическим коэффициентом. Он определяется по выражению (30):

(30)

Значение аэродинамических коэффициентов определяется путем продувки геометрически подобранных зданию моделей в аэродинамических трубах. Кроме того при расчете величины давления или разряжения, создаваемого ветром на ограждениях можно пользоваться данными, приведенными в приложении 4 СНиП «Нагрузки и воздействия».

На рис. 29 показан разрез однопролетного производственного здания, на которое действует ветер.

Рис.29

Пусть на любом произвольном уровне барометрическое давление равно атмосферному давлению. На рис. 29 таким уровнем принята плоскость 11 проходящая через центр нижнего отверстия. При скорости ветра м/с численное значение аэродинамического коэффициента к₁ и к₂. Ветер создает давление на уровне нижнего отверстия:

(31)

и давление на уровне верхнего отверстия:

(32)

где ρ – плотность воздуха.

Полное давление с наружи на уровне нижнего отверстии равно Р_а Р₁. Вследствие воздействия на здание ветра, внутри здания устанавливается давление, которое отлично от давления снаружи на величину Р_х и это давление называется внутренним избыточным давлением.

Избыточное давление Р_х может иметь положительное так и отрицательное значение. При положительном значении Р_Х давление внутри здания больше атмосферного, при отрицательном – наоборот.

Пусть избыточное давление Р_Х будет меньше чем Р₁, и давление Р_Х будет больше чем Р₂. Тогда полное давление на уровне нижнего будет равно Р_а Р_Х. Разность давлении для нижнего отверстия можно записать в виде выражения 33.

, (33)

Под влиянием данной разности давлений, воздух будет поступать в здание через нижнии отверстия.

Для верхнего отверстия, если обозначить через 2-2 – плоскость, проходящую через центр верхнего отверстия, а расстояние между плоскостями h, то давление снаружи будет равно:

Полное давление внутри здания на уровне 2-2 верхнего отверстия будет равно:

.

Т.к. Р_х будет больше Р₂, то давление внутри здания на уровне верхнего отверстия будет больше, чем давление снаружи, и воздух будет выходить из здания.

Разность давлений ∆Р₂ для верхнего отверстия будет равна:

(34)

При установившемся состоянии и аэрации наблюдается баланс по расходу воздуха по массе через каждое из отверстий, т.е.:

G₁=G₂, кг/ч. (35)

При условии, что плотность воздуха снаружи и внутри здания равны то:

(36)

где μ – коэффициент расхода, который учитывает потери давления на сжатие струи воздуха при ее прохождении через отверстия.

F₁ и F₂ – площади открытых проемов (фрамуг), работающих на приток и на вытяжку воздуха.

Сокращая обе части выражения (36) получаем:

(37)

Решая уравнение (37) относительно величины Р_Х внутреннего избыточного давления в помещении, получим:

, Па (38)