Общие потери давления на участке, Па, составляют

Определив общие потери давления по всем участка магистрального направления (на схеме рис. 2.9 таких участков 7), их суммируют.

Заметим, что величина и максимальный расход воздуха являются исходными данными для подбора вентилятора.

Далее приступают к расчету ответвлений, который сводится к увязке общих потерь давления в узловых точках. Диаметр каждого ответвления выбирается таким, чтобы потери давления от точки разветвления в нем были равны потерям от этой же точки до начала расчетной магистрали. Например, для схемы на рис. 2.9 общие потери на участке 8 должны быть равны общим потерям на участке 1

на участке 9 - сумме общих потерь на участках I и 2

а на участке 10 - сумме общих потерь на участках I, 2 и 3

Относительная неувязка потерь в узловых точках не должна превышать 10%.

В целях упрощения расчета увязки потерь в ответвлениях допускается принимать ближайший стандартный поперечный размер воздуховода и тогда недостающую потерю давления погашают искусственно созданием местного сопротивления путем установки диафрагмы.

2.9. Фильтры и пылеуловители

Для очистки вентиляционного воздуха от пыли применяются пылеочистные устройства, которые в зависимости от назначения подразделяются на два типа: воздушные фильтры - для очистки приточного (наружного и рециркуляционного) воздуха и пылеуловители - для очистки воздуха, удаляемого в атмосферу.

Для правильного выбора пылеочистного устройства необходимо знать основные физико-химические свойства пыли, влияющие на эффективность ее улавливания. Это дисперсность (содержание частиц разных размеров), плотность, слипаемость и смачиваемость.

По дисперсности пыль подразделяют на 5 групп:

I - очень крупнодисперсная пыль с медианным размером частиц σ₅₀>150 мкм (σ₅₀ определяется из условия, что количество частиц крупнее или мельче, чем σ₅₀, в пыли содержится 50%);

II - крупнодисперсная с 40< σ₅₀<150 мкм (например, кормовые дрожжи, моющие синтетические средства);

III - среднедисперсная с 10<σ₅₀<40 мкм (например, белково-витаминные концентраты);

IV - мелкодисперсная с 1<σ₅₀<10 мкм (например, сахарная пудра, крахмал, порошок какао);

V - очень мелкодисперсная пыль с σ₅₀<I мкм.

Рис. 10. Циклоны: слева – БЦ, справа – ВЦНИИОТ.

1 – входной патрубок, 2 – выходная труба, 3 – бункер, 4 – внутренний конус

Работа пылеочистных устройств характеризуется следующими показателями:

- эффективность очистки или коэффициент очистки η_п - отношение массы уловленной пыли My к массе пыли М, поступившей на очистку, %.

или

- производительность по воздуху: расход воздуха, поступающего на очистку, м³/ч; в фильтрах - воздушная нагрузка: расход воздуха, приходящийся на I м² фильтрующей поверхности, м³/(ч·м³);

- аэродинамическое сопротивление устройства, Па.

По принципу действия пылеочистные устройства подразделяются на:

Рис. 2.11. Рукавный фильтр Г4-1БФМ (секция)

1 – вход запыленного воздуха, 2 – герметичный корпус, 3 – тканевые рукава, 4 – выход очищенного воздуха, 5 – коробка с механизмом встряхивания, 6 – электропривод, 7 – люк, 8 – сборник пыли, 9 – шлюзовой затвор с электроприводом.

- гравитационные (пылеосадочные камеры), в которых пыль осаждается под действием силы тяжести; требуют больших размеров, имеют низкий коэффициент очистки, поэтому распространения в пищевых производствах не получили;

- инерционные (циклонные, ротационные, жалюзийные, ударные), в которых выделение пыли из воздушного потока происходит под действием центробежных сил, возникающих вследствие поворота потока; наибольшее распространение получили циклоны (рис. 2.10);

-фильтрационные (сетчатые, тканевые, пенные и др.) – в них пыль задерживается материалом фильтра, а воздух проходит сквозь поры; наиболее распространены тканевые рукавные фильтры (рис. 2.11);

-

Рис. 2.12. Принципиальная схема элемента электрофильтра.

1 – запыленный поток (дымовые газы), 2 – очищенный поток, 3 – коронарный электрод, 4 – осадительный электрод

Рис. 2.13. Схема адсорбера.

1 – загрязненный поток, 2 – сетка, 3 – адсорбент (активированный уголь, силикагель, окись алюминия), 4 – очищенный поток

электрические, в которых пылевые частицы воздушного потока, проходя зону с высоким напряжением (до 13 кВ), приобретают электрический заряд и осаждаются на электроде в осадительной зоне (рис. 2.12).

Кроме этого пылеочистительные устройства делятся на сухие и мокрые. Мокрые используются для очистки смачиваемых пылей.

Рассмотрим циклоны и рукавные фильтры, которые нашли широкое применение на пищевых предприятиях.

В циклоне (рис. 2.10) запыленный воздух поступает в верхнюю часть аппарата по касательной, совершает винтовое движение вниз и выходит по центральной трубе вверх. Вследствие вращения потока частицы пыли центробежной силой отбрасываются к наружной стенке циклона, теряют инерционную силу и опускаются в бункер. Для нормальной работы циклона пылесборный бункер должен быть герметичен и не допускать подсосов.

Существует много конструкций циклонов. Наиболее известны циклоны

НИИОГаз серии ЦН: ЦН-11, ЦН-15 и др. Цифры означают угол наклона входного патрубка. Циклоны выпускаются различных диаметров: ЦН-11-250, 315, 400, 500, 630, 800 мм; ЦН-15-400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800 мм. Следует иметь в виду, что эффективность очистки циклона повышается с уменьшением диаметра. Поэтому предпочтение отдают циклонам небольшого диаметра, компонуя их в батареи. Батарейные циклоны обозначают БЦ, а при наличии шлюзового затвора – БЦШ.

В пищевой и зерноперерабатывающей промышленности применяются циклоны ОТИ (Одесского технологического института), УЦ, УЦМ (последней конструкции МТИППа), ВЦНИИОТ с обратным конусом. Конструктивное отличие циклонов УЦ и УЦМ от циклонов ЦН состоит в основном в спиральном закручивающимся аппарате (в УЦ - плоская улитка, а в УЦМ - улитка винтовой формы), а также в соотношении геометрических размеров. Эти циклоны нашли применение на крахмало-паточных и масложировых предприятиях. Циклон ВЦНИИОТ с обратным конусом (рис. 2.10) имеет цилиндрический и расширяющийся к низу конический корпус и установленный на дне опрокинутый конус (внутренний корпус), уменьшающий подсос воздуха в циклон. Выгрузка оседающей пыли производит­ся через кольцевую щель в днище в герметичный бункер, установленный под циклоном. Эти циклоны используются, когда невозможно добиться герметизации пылесборного бункера или когда улавливаемая пыль имеет склонность к нарастанию.

Основные геометрические и эксплуатационные характеристики рассмотренных циклонов приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Тип	Размеры в долях от Д							Угол наклона патрубка, град	Размер входного патруб-ка, м	Скорость входа воз-духа, м/с	Коэф-т сопротивления
	Д	Д1	d	Н	Нц	Нб	hт
БЦ, БЦШ	1	-	0,6	4,18	2,18	2	1,6	11	0,58×0,2	15-18	5
ОТИ	1	-	0,55	3,1	0,6	2,5	0,7	8	0,5×0,025	10-14	12 Дх
УЦ	1	-	0,32	3,1	0,8	2,3	0,5	0	0,25×0,25	10-12	20 Дх
УЦМ	1	-	0,38	3,1	0,8	2,3	0,5	0	0,25×0,25	10-12	14 Дх
ВЦНИИОТ	1	1,65	0,5	5,2	2,0	3,0	1,5	15	0,5×0,5	14-16	5,2

Примечание: размер Д^х принимается в м.

Эффективность очистки циклонов зависит от дисперсного состава пыли. Пыль крупнее 10 мкм улавливается с коэффициентом очистки 90%.

При подборе циклонов вначале определяют допустимую концентрацию пыли в удаляемом после очистки в атмосферу воздухе и требуемую эффективность очистки воздуха, затем выбирают тип аппарата, устанавливают его диаметр, определяют потери давления, Па

где V – скорость воздуха во входном патрубке, м/с,

ρ – плотность воздуха, принимаемая равной 1,2 кг/м³/

Тканевые рукавные фильтры применяются для средней и тонкой очистки воздуха от пыли III, IV, V групп.

В настоящее время для пищевых предприятий выпускаются рукавные фильтры ГЧ-БФМ, предназначенные для аспирационных систем мельниц и крупозаводов, и тканевые пылеуловители кассетного типа А1-БПШ и А1-БПУ небольшой производительности, предназначенные для аспирации участков пылящих продуктов в тару (А1-БПШ) и растаривания мешков (А1-БПУ). Изготовитель - Щебекинский машиностроительный завод.

Техническая характеристика тканевых фильтров дана в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Марка	производ. тыс. м3/ч	уд.возд. нагруз. м3/(ч·м2)	предел запыл, г/м3	пов-сть фильтр., м2	кол-во секций	размер рукавов диам/длин, мм	аэродин. сопрот., кПа
ГЧ-1БМФ	2,7-10,8	90-120	15	30, 45, 60, 90	2, 3, 4, 6	135/2090	1,3
А1-БШП	1,1	-	15	-	-	-	1-1,3
А1-БПУ	2,5	-	15	-	-	-	1-1,3

На рис. 2.11 показан рукавный фильтр Г4-1БФМ. Запылённый воздух поступает через патрубок 1 в бункер, который представляет собой пылеосадочную камеру. Под действием разрежения, создаваемого вентилятором в герметичном корпусе 2 запыленный воздух проходит через тканевые рукава 3 диаметром 135 мм, длиной 2090 мм (в каждой секции 18 рукавов). Очищенный воздух выходит из фильтра через патрубок 4. Осевшую на внутренней поверхности пыль удаляют поочередно по секциям встряхиванием рукавов с помощью кулачкового механизма с одновременной продувкой рукавов в обратном направлении. Обратная продувка осуществляется воздухом из помещения фильтр-камеры автоматическим переключением клапанов в коробке 5, встряхивающий механизм приводится в движение электродвигателем 6. Продолжительность встряхивания 12-15 сек, интервал между циклами встряхивания 3-4 мин. Расход воздуха за один цикл обратной продувки составляет 90-110 м³/(ч·м²).

Э

Рис. 2.14. Принципиальная

схема абсорбера

1 – загрязненный поток, 2 – сетка, 3 – орошаемая насадка (кольца Рашига, керамические, фарфоровые и т.п.), 4 – подача абсорбента (растворы солей), 5 – очищенный поток газа,6 – загрязненные растворы, 7 – гидрозатвор

ффективность очистки рукавных фильтров заводского изготовления при нормальной эксплуатации оценивается по остаточной запыленности, которая составляет 20-50 мг/м³ при начальной (поступающей в фильтр) 5-15 г/м³. Нетрудно подсчитать, что даже при меньшей начальной запыленности очищаемого воздуха и наибольшей остаточной получим эффективность очистки (5·10³-50)100/5·10³=99%.

При высокой начальной запыленности и при наличии крупных фракций в составе пыли обычно применяют двухступенчатую схему очистки. На 1-й ступени очистки ставят циклон, очищающий грубую пыль, на 2-й ступени – тканевые фильтры.

По данным ЦНИИ промзернопроекта, а также на основании опыта эксплуатации рекомендуется применять одноступенчатую очистку воздуха от пыли:

- зерновой - в циклонах,

- мучной, крахмальной и табачной - в тканевых рукавных фильтрах (на складах БХМ).

Одноступенчатая очистка имеет ряд технических и эксплуатационных преимуществ: упрощается компоновка сети и ее обслуживание, сокращается производственная площадь под очистные установки, снижается энергоемкость.

И

Рис. 2.15. Схема скруббера Вентури

I – труба Вентури, II – циклон-пы-леуловитель, 1 – конфузор (сужающаяся часть α₁ – 25-28⁰), 2 – горловина (скорость 30-200 м/с), 3 – диффузор ( α₂ - 6-70⁰), 4 – сопла, 5 – кольцевой коллектор,

6 – улитка (раскручиватель потока),

7 – гидрозатвор

з пылеуловителей мокрого типа в вентиляционной технике наибольшее распространение получили пылеуловители двух видов: с внутренней циркуляцией воды – пылеуловители вентиляционные мокрые (ЦВМ), проточные пылеуловители с подводом воды извне из системы водоснабжения и сбросом подведенной воды в систему шламоудаления, пылеуловители Вентури низкого давления (рис. 2.15); циклоны с водяной пленкой ЦВП (центробежные скрубберы), циклоны-промыватели СИОТ. Мокрые пылеуловители обладают более высокой эффективностью очистки, чем сухие циклоны (90-95%; при очистке мелкодисперсной пыли), имеют различный расход воды (0,2-0,6 л/м³).

Для очистки воздуха от газообразных вредных загрязнений применяются специальные установки оросительного, абсорбционного, барботажного типа, в которых улавливание вредных веществ осуществляется использованием химических (нейтрализация), физических (растворение) или физико-химических процессов (сорбция) (рис. 2.13, 2.14).

Для очистки вентиляционного воздуха от органических газообразных примесей применяются адсорбционные установки с активированным углем в качестве сорбента. Регенерация (десорбция) угля осуществляется острым паром или каталитическим дожиганием.

Известны также ионнообменные способы очистки газов, в которых осуществляется избирательное поглощение одного или нескольких вредных компонентов. Примеры: сорбция аммиака производится катионитом КУ-2, диоксида серы из воздуха - ионитами ЭДЭ-10П, АН-2Ф, АВ-17П, МВП-10 и др.

При высоких концентрациях органических загрязняющих воздух веществ рекомендуется использовать этот воздух в качестве дутьевого в топках печей для утилизации теплоты.

Задания. Вопросы

Ответы

В чем заключаются гигиенические и технологические задачи вентиляции? Какие основные источники загрязнения воздуха встречаются в производственных помещениях? Как нормируются параметры воздуха в рабочей зоне производственных помещений? В чем заключаются основные принципы вентилирования? По каким зависимостям производятся расчеты расхода вентиляционного воздуха? Что такое кратность воздухообмена и по какому расходу воздуха она определяется? Как устроены центробежные вентиляторы? Как изменяются расход воздуха, развиваемое давление и потребляемая мощность вентилятора при изменении частоты вращения рабочего колеса? Как выполняется расчет и подбор воздухонагревателей? Как производится аэродинамический расчет вентиляционной сети? Какие фильтры и пылеуловители применяются на предприятиях пищевых производств?

Задания. Тесты

Ответы

1. Местная вытяжная вентиляция осуществляет: а) повышение эффективности работы приточной вентиляции; б) снижение эффективности работы приточной вентиляции; в) удаление вредных примесей из очагов их образования; г) снижение теплопотерь в производственных помещениях. 2. Расход воздуха, удаляемого местными насосами, определяется по: а) избыточной явной теплоте; б) избыточной полной теплоте; в) Нормам отсоса, указанным в паспортах технологического оборудования; г) по нормативам ГОСТ 12.1.005-88. 3. Кратность воздухообмена помещения определяется по: а) теплоизбыткам и работе аэрации; б) общему расходу воздуха, удаляемого местными отсосами; в) нормируемым ПДК в рабочей зоне; г) общему расходу воздуха и объему помещения. 4. Наибольший шум создают вентиляторы, в которых лопатки рабочего колеса: а) загнуты вперед; б) загнуты назад; в) радиальные; г) осевые. 5. Номер вентилятора определяется по размеру рабочего колеса (в дм): а) внутреннего диаметра; б) ширины колеса; в) наружного диаметра; г) среднего значения наружного и внутреннего диаметров. 6. Потребляемая мощность на валу вентилятора приточной установки возрастает при: а) увеличении КПД вентилятора; б) снижении КПД вентилятора; в) повышении теплоотдачи воздухонагревателей; г) понижении теплоотдачи воздухонагревателей. 7. Для очистки вентиляционного воздуха от органических газообразных вредных примесей применяют: а) электрофильтры; б) тканевые фильтры; в) циклоны; г) адсорберы. 8. Аэрация зданий осуществляется через проемы, расположенные: а) только вверху; б) только внизу; в) вверху – внизу; г) в торцевых стенах. 9. Душирование рабочих мест приточным воздухом осуществляется в помещениях: а) с незначительными теплоизбытками; б) со значительными теплоизбытками; в) при пылевыделениях; г) при работе местных отсосов. 10. В помещениях с пылевыделениями подачу приточного воздуха осуществляют: а) в верхнюю зону с большими скоростями выпуска воздуха; б) в верхнюю зону с малыми скоростями выпуска воздуха; в) в рабочую зону; г) в верхнюю и рабочую зону.