Вытяжная местная механическая вентиляция

Оборудование, аппараты, устройства, включенные в технологическую цепочку и характеризующиеся выделением вредных веществ, пыли, тепла, влаги, должны быть оснащены устройствами местной вытяжной вентиляции. Конструктивные решения местной вытяжной вентиляции весьма многообразны и зависят от условий выделения ухудшающих состояние воздуха рабочей зоны факторов, а также формы и размеров источника. Во всех случаях отсосы должны быть встроены в технологическое оборудование, либо максимально приближены к нему и подсоединены к системе вытяжной вентиляции (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Схема местной вытяжной системы вентиляции:

1 – пылегазоприемное устройство (укрытие, зонт, встроенный отсос, боковой отсос, шкаф, всасывающая панель, вентилируемая камера, кожух-воздухоприемник и т.д.), 2 – сеть воздуховодов, 3 – пылегазоуловитель, 4 – вентилятор

В качестве местных отсосов применяют вытяжные зонты, отсасывающие панели, бортовые отсосы, вытяжные шкафы, кожухи-воздухоприемники, аспирируемые укрытия. Местные отсосы подразделяются на три типа – открытого, полуоткрытого и закрытого типа.

В общем случае объем воздуха, удаляемого местным отсосом, определяют по формуле:

L = 3600·V·F , м³/ ч, (5.58)

где V – скорость воздуха во всасывающем отверстии, м/с; F – площадь всасывающего отверстия, м².

Эффективность всасывания воздуха местными отсосами характеризуется спектрами всасывания и проявляется на небольших расстояниях от всасывающих отверстий. Если вытяжные потоки не способны увлечь и удалить ненаправленные вредные выделения, то местный отсос активируют приточной струей, которая, проходя через область вредных выделений, направляет их в заданную зону. Такие отсосы называют активированными.

Спектром всасывания называют семейство кривых, представляющих геометрические места точек с одинаковыми скоростями движения воздуха на различных расстояниях от всасывающего отверстия (рис. 5.20). Цифры на кривых указывают доли скорости в процентах средней скорости во всасывающем отверстии. Расстояния от отверстия выражают в долях от его диаметра d. Линии, перпендикулярные кривым равных скоростей, показывают направление движения воздуха.

Рис. 5.20. Распределение скоростей в зоне действия всасывающих отверстий:

а – спектр всасывания отверстия с острыми кромками (без фланца); б – спектр всасывания отверстия с фланцем

Исследования В.В. Батурина показали следующее. Если спектры скоростей всасывания изображать в относительных величинах, скорости – в долях центральной или средней скорости в отверстии, а расстояния – в долях какого-либо характерного размера (для круглого отверстия – его диаметр, для прямоугольного – сторона), то для геометрически подобных насадков спектр скорости остается неизменным. Наличие у всасывающих отверстий направляющих и ограничивающих плоскостей, например, в виде фланцев преграждает доступ воздуха в этих местах и позволяет получить бόльшие скорости на тех же расстояниях при одинаковом расходе воздуха в отсосе.

Из приведенного рис. 5.20 наглядно видно, что скорости всасывания очень быстро уменьшаются, из чего следует необходимость максимального приближения местного отсоса к источнику вредных выделений.

В местных отсосах открытого типа приемное отверстие располагается на некотором расстоянии от источника выделения вредных веществ. К таким отсосам относятся вытяжные зонты, бортовые отсосы, вытяжные панели, боковые, угловые и кольцевые отсосы и т. п. Принцип действия отсасывающих устройств открытого типа основан на создании спектра всасывания такого размера, который охватывал бы зону активного выделения примесей со скоростями в спектре, обеспечивающими направленное перемещение примесей к вытяжному отверстию.

Примеры отсосов открытого типа приведены на рис. 5.21—5.25.

Рис. 5.21. Зонт над рабочим проемом печи

Рис. 5.22. Зонт над источником выделения вредных веществ (паров, газов)
или тепла

Вытяжные зонты используют для улавливания вредных веществ и отвода тепла от теплоисточников, когда более полное укрытие последних невозможно по условиям производства. Зонт следует делать с центральным углом раскрытия не более 60° и приемным отверстием, перекрывающим (в плане) источник вредных выделений. Если в помещении имеются значительные горизонтальные воздушные потоки, то они нарушают работу зонтов.

Бортовые отсосы (двухсторонние или односторонние) наибольшее распространение получили в цехах металлопокрытий для улавливания вредных выделений с поверхности растворов гальванических ванн.

Рис. 5.23. Схема устройства бортового отсоса

а – обычного; б – опрокинутого; 1 – уровень борта ванны; 2 –уровень поверхности жидкости; В – ширина ванны; h_н – расстояние от поверхности жидкости до всасывающего отверстия отсоса

Бортовые отсосы требуют большого расхода вентиляционного воздуха и используются в случаях, когда применение более экономичных типов отсосов невозможно по условиям производства.

Рис. 5.24. Схема установки отсасывающей панели у поста сварки

Отсасывающие панели используют для удаления увлекаемых тепловыми струями вредных веществ, когда более полное укрытие источника вредных выделений невозможно. Панели располагают сбоку от источника вредных выделений наклонно (рис. 5.24) или вертикально (рис. 5.25) со стороны, противоположной размещению работающего.

Рис. 5.25. Схемы отсасывающих панелей

а – односторонней; б- с экраном; в – комбинированной (с отсосом в сторону и вниз)

Местные отсосы полуоткрытого типа – это отсосы с открытым проемом или отверстием, внутри которых находится источник вредных выделений. К этому типу отсосов относятся вытяжные шкафы, рис. 5.26, кожухи-воздухоприемники у сухих абразивных и шлифовальных кругов, рис. 5.27 и т.д.

Рис. 5.26. Схемы вытяжных шкафов

а - с верхним, б – с нижним, в – с комбинированным удалением воздуха

Средняя скорость всасывания воздуха в рабочем проеме вытяжных шкафов принимается от 0,3 до 1,5 м/с в зависимости процесса, протекающего в шкафу, и от вида выделяющихся вредных веществ.

Кожухи-воздухоприемники устраивают у сухих вращающихся абразивных и шлифовальных кругов для защиты рабочего не только от пыли, но и от травм.

Рис. 5.27. Защитно-обеспыливающий кожух универсально-заточного станка

1 – боковая крышка кожуха; 2 – задняя стенка кожуха; 3 – дуговой вырез; 4 - отсасывающий патрубок; 5 – фартук; 6 – гибкий алюминиевый шланг; 7 – абразивный круг

Объем воздуха, отсасываемого от кожухов станков с сухими кругами, определяют в зависимости от диаметра круга:

L ≈ k·d, м³/ч, (5.59)

где d – диаметр круга, мм; k – коэффициент, зависит от вида станка и материала круга (для заточных и шлифовальных станков с абразивными кругами k = 2; для полировальных станков с войлочными кругами k = 4; для полировальных станков с матерчатыми кругами k = 6),

или для станков с любыми кругами

L = 360 F·V₀ ,м³/ч, (5.60)

где F·– площадь живого сечения рабочего отверстия кожуха, м²; V₀ – скорость в воздухоприемном отверстии, равная 0,25 V_к при направлении пылевого факела непосредственно в отверстие кожуха и (0,3-0,4) V_к при направлении пылевого факела вдоль отверстия кожуха (здесь V_к – максимальная окружная скорость вращения круга, м/с).

В расчет принимается большая из величин, рассчитанная по формулам (5.59) и (5.60).

Расчеты отсосов открытого и полуоткрытого типа подробно изложены в справочной литературе.

В местных отсосах закрытого типа источник выделения вредных веществ располагается внутри укрытия. Например, дробеструйные, окрасочные камеры, вытяжные шкафы, кожухи, укрывающие пылящее оборудование, и т. п. Такие отсосы улавливают вредные вещества наиболее полно при минимальном объеме удаляемого воздуха. Внутри укрытия поддерживают разрежение, чтобы через неплотности внутрь укрытия засасывался воздух со скоростями, препятствующими распространению вредных веществ по помещению. Объем воздуха, который необходимо удалить от местного отсоса закрытого типа, определяют по формуле:

, м³/ч, (5.61)

где F_н – площадь неплотностей, м²; Р_опт – оптимальное разрежение в укрытии, Па; ρ – плотность воздуха, кг/м³; ζ – коэффициент местного сопротивления (к.м.с.) проходу воздуха через неплотности; при расчетах принимают Р_опт = 2 Па, ζ = 2,4.

К отсосам закрытого типа относятся аспирируемые укрытия, которые применяют с целью предотвращения запыления воздуха в помещениях. Такие укрытия устраивают у оборудования, которое предназначено для транспортирования и переработки сыпучего пылящего материала: у дробилок, грохотов, элеваторов, конвейеров. Укрытие должно быть тщательно уплотнено, особенно в местах интенсивного пылеобразования. Отверстия укрытий, через которые отсасывается воздух, не должны находиться в непосредственной близости к местам пылеобразования.

Для повышения эффективности местной вытяжной вентиляции необходимо соблюдать следующие требования:

1) источники выделения вредных веществ должны быть максимально укрыты;

2) конструкция воздухоотсасывающего устройства и его расположение должны учитывать естественное движение выделяемых вредных веществ (конвекционные потоки воздуха, направленность пылевой струи, направление движения газов и др.);

3) зона дыхания работающих должна находиться вне укрытия;

4) ход технологического процесса и удобство обслуживания оборудования не должны нарушаться;

5) в укрытии путем отсоса воздуха должно создаваться разрежение, достаточное для того, чтобы воспрепятствовать выходу из него и поступлению в воздух помещения вредных веществ;

6) объединение в общую вытяжную установку местных отсосов, удаляющих пыль, легко конденсирующиеся пары, а также вещества, которые при смешивании могут создавать вредные смеси или новые химические соединения с перечисленными свойствами, не допускается;

7) для удаления вредных или горючих веществ следует оборудовать отдельные от систем общеобменной вытяжной вентиляции местные отсосы;

8) системы местных отсосов горючих веществ, осаждающихся или конденсирующихся в воздуховодах или вентиляционном оборудовании, следует оборудовать отдельными для каждого помещения или каждой единицы оборудования;

9) включение систем местной вытяжной вентиляции, удаляющей от технологического оборудования вредные вещества 1 и 2 классов опасности, следует блокировать с этим оборудованием таким образом, чтобы оно не могло работать при отключенной местной вытяжной вентиляции. Если блокирование по каким-либо причинам невозможно, то предусматриваются установки резервных вентиляторов для местных отсосов с автоматическим переключением. Такие системы местных отсосов не допускается объединять и с системами общеобменной вытяжной вентиляции.