Экспериментальные исследования процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания асфальтобетонного завода

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Экспериментальные исследования процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания асфальтобетонного завода В. И. Беспалов, Д.А. Протопопова
(Ростовский государственный строительный университет, Ростов-на-Дону)
Основной целью исследований являлось выявление зависимости эффективности пылеулавливания и очистки воздуха от пыли песка и щебня для условий эксплуатации агрегата питания асфальтобетонного завода (АБЗ) от аэродинамических параметров сдуво -всасывающего воздушного потока и гидродинамических параметров факела диспергированной жидкости.
Экспериментальные исследования процесса обеспыливания воздуха рабочей зоны агрегата питания АБЗ включали два этапа: предварительный и основной [1].
Основные положения методики проведения экспериментальных исследований заключались в следующем:
— предварительно определяли основные свойства орошающей жидкости и пылевого материала-
— дисперсный состав пыли исследовали методами ситового анализа и микроскопирования по стандартной методике с применением аппарата LPzEI для исследования гранулометрического состава, включающего стандартный набор сит, вибрационную систему и корпус с электрооборудованием, а также микроскопа МИН-8.
— скоростные режимы воздушных потоков в открытых сечениях устройства обеспыливания воздуха, а также в его воздуховодах определяли давлением воздуха-
— скорость воздуха в во входном сечении устройства и в его воздуховодах, а также при оценке санитарно-гигиенического состояния воздушной среды в рабочей зоне стенда измеряли электронным термоанемометром с диапазоном измерения скорости воздуха от 0 до 10 м/с и погрешностью ±(0,1−0,3) м/с.
— количество и расположение точек в измерительном сечении определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3. 018−79 ССБТ «Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний». Координаты расположения точек в измерительном сечении определяли при помощи рулетки в соответствии с требованиями ГОСТ 7502 «Рулетки измерительные металлические. Технические условия»
— длину измерительного зонда анемометра выбирали, исходя из обеспечения доступа к точке замера в сечении воздуховода. В каждой точке измерения скорость измеряли дважды. Причем при разности между результатами измерений более 5% проводили дополнительные измерения.
— измерения скорости выходящего воздушного потока в открытых сечениях воздухораспределительных (нагнетающих) насадок производили в плоскости выхода воздуха, а измерения скорости входящего воздушного потока в открытом сечении горловины устройства -в плоскости входного сечения канала. В качестве средней скорости воздушного потока принимали среднее арифметическое из значений измеренных скоростей.
В процессе экспериментальных исследований определяли также концентрацию пыли в воздухе рабочей зоны гравиметрическим методом при аспирационном способе отбора проб, заключающемся в измерении массы навески пыли, осевшей на поглотительный материал (фильтр) при прокачивании через него заданного объема запыленного воздуха. Отбор проб производят аспиратором модели 822. Массу навески пыли определяли с помощью весов WA-33 2-го класса точности.
Определение массового содержания пыли в воздухе основано на том, что объем воздуха пропускали чрез фильтрующий материал и находили массу этого материала до и после запыления.
При отборе проб для определения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны применяли открытые аллонжи. Объем аспирируемого воздуха задавали 20 л/мин при времени
отбора проб 1 мин, исходя из необходимости накопления на фильтре представительной навески пыли (не менее 2 мг).
Целью проведения предварительных экспериментов являлось определение основных физико-химических свойств различных видов орошающей жидкости, пылевого материала, а также расходных характеристик используемых оросителей.
В результате предварительных экспериментов установлено, что распределение частиц используемых видов пылевого материала по размерам подчиняется логарифмически нормальному закону. Содержание мелкодисперсных частиц (менее 10 мкм) для рассмотренных видов пылевого материала изменяется от 3 до 40%.
Также одной из целей предварительного этапа экспериментов являлось определение аэродинамических и гидродинамических характеристик предложенного устройства улавливания и очистки воздуха от пыли:
1) аэродинамические характеристики:
— варьируемые параметры: расход воздуха, создаваемый вентилятором во всасывающей и нагнетающей ветвях вентиляционной системы устройства-
— измеряемые параметры: полное аэродинамическое давление Рп (Па) в сечениях всасывающих и нагнетающих насадков-
— расчетные параметры: скорость воздушного потока Ув (м/с) в выбранных точках замеров- потери напора в системе АР (Па).
2) гидродинамические характеристики:
— варьируемые параметры: давление воды Нн, создаваемое насосом непосредственно перед оросителем- давление сжатого воздуха Нк, создаваемое компрессором непосредственно перед оросителем- угол наклона в спутно расположенного оросителя к центральной оси устройства-
— измеряемые параметры: угол раскрытия факела орошения в активной зоне очистки, а (град), длина активной зоны факела орошения I (м).
Целью основного этапа экспериментальных исследований являлось определение значений результирующих параметров процессов улавливания и очистки — эффективности и затраченной на реализацию процессов энергии в соответствующих диапазонах изменения варьируемых параметров.
Основной этап экспериментальных исследований выполнен на стенде, смонтированном в лаборатории кафедры «Инженерная защита окружающей среды» ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет». Стенд имитирует производственную обстановку в рабочей зоне агрегата питания АБЗ (рис. 1).
Так как наибольшими опасностью, степенью дисперсности и количеством частиц в воздухе рабочей зоны обладает пыль песка, то именно этот вид пыли применяется в экспериментальных исследованиях. Результирующей характеристикой процесса обеспыливания воздушной среды является его эффективность, которая, в конечном счете, определяется разностью концентраций пыли в воздухе рабочей зоны до и после реализации процесса. В экспериментальных исследованиях стремились задавать начальную концентрацию пыли в воздухе рабочей зоны, равную 100 мг/м3, что обеспечивало возможность сопоставления получаемых данных при адекватных начальных условиях.
В ходе основных экспериментальных исследований процесса обеспыливания воздуха варьировали и измеряли следующие величины в соответствующих диапазонах:
— давление жидкости перед оросителем Нн = 0,2 — 0,7 МПа-
— расход орошающей жидкости Qн = 0,110 — 0,450 кг/с-
— давление сжатого воздуха перед оросителем Нв = 0,25 — 0,8 МПа-
— расход сжатого воздуха Qв = 0,1 — 0,4 м3/с-
— среднюю скорость пылевоздушного потока в зоне факела орошения Упт = 0,5 — 5,5 м/с-
— массу фильтров до и после измерения т (ф) = 80 — 200 мг,
Рис. 1. Экспериментальный стенд для исследования процесса и устройства пылеулавливания и очистки воздуха от пыли в рабочей зоне агрегата питания АБЗ
1 — подающий конвейер- 2 — бункер-дозатор- 3 — сферическая подошва- 4 — горловина- 5 -сферическая заслонка- 6 — всасывающий воздуховод- 7 — нагнетающий воздуховод- 8 — нагнетающие насадки- 9 — оросители- 10 — вентилятор-пылеотделитель- 11 — рабочая зона агрегата питания
при фиксированных:
— время работы электроаспиратора Ь* = 30 с-
— расходе воздуха через аспиратор Qвa = 0,17 м3/с.
По формуле (2) определяли:
— концентрацию пылевого аэрозоля в воздухе имитируемой рабочей зоны 11 оператора агрегата питания-
— концентрацию пылевого аэрозоля во всасывающем воздуховоде 6 перед вентилятором-пылеотделителем 10-
— концентрацию пылевого аэрозоля в нагнетающем воздуховоде 7 после вентилятора-пылеотделителя 10.
Рассчитываемые результирующие параметры:
— санитарно-гигиеническая эффективность улавливания пыли Еэфу), %, определяемая по формуле:
С — С
ТР н (Рз) к (рз)
Еэф (,) =-----^---------х 1 00, (5)
Сн (рз)
где: Сн (р3) — концентрация пыли песка в воздухе имитируемой рабочей зоны 11 оператора агрегата питания без применения устройства пылеулавливания и очистки воздуха от пыли, мг/м3- Ск (р3) — концентрация пыли песка в воздухе имитируемой рабочей зоны 11 оператора агрегата питания при использовании устройства пылеулавливания и очистки воздуха от пыли, мг/м3-
— эффективность очистки Еэф (0), %, воздушного потока от пылевого аэрозоля, определяемая по
формуле: С — С
Е ф (0) = н (0 к (о) х 1 00, (6)
Сн (о)
где: Сн (о) — концентрация пыли песка во всасывающем воздуховоде 6 перед вентилятором-пылеотделителем 10 при использовании устройства пылеулавливания и очистки воздуха от пыли, мг/м3- Ск (0) — концентрация пыли песка в нагнетающем воздуховоде 7 после вентилятора-пылеотделителя 10 при использовании устройства пылеулавливания и очистки воздуха от пыли, мг/м3 —
— затраченная на реализацию процесса улавливания энергия Му), Вт, определяемая по формуле:
N (л = 1 02 х Р х О, (7)
(у) пт х-'-пт^ V'-/
где: Рпт — полное давление воздушного потока во всасывающем сечении сферической подошвы
3 устройства, кг/м2- Qпт — расход воздуха во всасывающем сечении сферической подошвы 3 устройства, м3/с.
— затраченная на реализацию процесса очистки энергия М (0), Вт, определяемая по формуле:
М{о) = 1 02 хР"т х О"т + 9,8 х Нн х Он +102 х Нк х, (8)
где: Нн — давление орошающей жидкости перед оросителями 9 устройства, Па- Qн — суммарный расход орошающей жидкости, кг/с- Нк — давление сжатого воздуха перед оросителями 9 устройства, Па- Qк — суммарный расход сжатого воздуха на оросители, м3/с.
Метрологическая проработка использованных в экспериментальных исследованиях приборов и статистическая обработка результатов предварительных экспериментов показали, что максимальная погрешность измерений концентрации пыли в воздухе используемыми приборами составляет ±10,5% при доверительной вероятности р = 0,95.
Таким образом, полученные нами результаты экспериментальных исследований позволили определить регрессионные зависимости эффективности для процессов улавливания и очистки воздуха, которые использованы для сопоставления полученных теоретических и экспериментальных данных. Такое сопоставление выполнено графическим способом с учетом погрешности проведенных измерений.
Литература:
1. В. И. Беспалов, Д А. Протопопова. Анализ методических подходов к выбору обеспыливающего оборудования при эксплуатации агрегата питания асфальтобетонного завода // Инженерный вестник Дона", 2012 — Ростов н/Д. ЦКЪ:
Ьйр: //'^^^ гуёоп. ги/ та§ а2те/1а1е81-/п1у2012/622/

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой