книги / Экология. Энергосбережение. Экономика

вия запуска - уменьшается его продолжительность. Во втором ре­

НА Г = 9 н д -^./2/.

Сувеличением Мд возможен критический режим запуска,ког-

да ’НАХопт * ^нл пред » т‘е* Диапазон регулирования; путем

закрутки потока только в НА исчерпан/ На этом режиме, дополнитель­ ная разгрузка, необходимая для запуска ВА, .осуществляется струй­ ной закруткой. С целью, экономии пускового воздуха целесообраз­ но применять вдув струй в момент зависания оборотов.

На базе предлагаемого ВА легко может быть реализован само­ ходный аварийный ВА высокой-проходимости на воздушной'подушке.

Круг вопросов, которые авторы рассматривают в настоящей статье/предопределен опытом изучения тепло- и массообмена при вентиляции конкретных металлургических цехов. Исследования вы­ полнялись методами физического и математического моделирования вентиляции в сочетании с натурными наблюдениями. При построении схем циркуляции воздушных потоков использовались закономерности стесненных приточных /I/ и конвективных /4/ струй и теневые ме­ тоды визуализации. Авторами разработан и использовался комплект прикладных программ, позволяющих: рассчитывать теплопередачу че­ рез стенки металлургических агрегатов и ограждающих конструкций, лучистый теплообмен /б/, а также решать системы.нелинейных урав­ нений, описывающих вентиляционный процесс.

Конвертерные отделения медеплавильных заводов

Черную медь получают продувкой расплава кислородом в гори­ зонтальных конвертерах (рис. I). Температура расплава превышает 1300°С, при этом температура наружной поверхности стенок пло­ щадью около 200 м2 {для конвертера емкостью 75 т) может дости­ гать 200^0. Образующийся в процессе конвертирования сернистый газ отводится по газоходу на производство серной кислоты, а часть его поступает в конвективный поток над конвертером. Рабо­ чие зоны расположены на нескольких уровнях по высоте конвертеров, занимающих вместе с'газоходами более половины высоты цеха.

Рециркуляционные потоки, производительность которых опре­ деляется разностью расходов воздуха в конвективном потоке и воздуха, удаляемого через фонарь, переносят газ по объему и в рабочие зоны. Натурные исследования показали, что при естествен­ ном воздухообмене - аэрации в 450 тыс.мэ/ч на один конвертер - концентрации сернистого газа в рабочих зонах на отметке 0,00 м и на рабочих площадках (отм. 3,0 и 8,0 м) существенно превыша­ ют предельно допустимую норму ( Ю мг/м3). Это связано с загроможденностью цеха оборудованием и плохой проветриваемостью ра­ бочих зон.

На закономерностей развития конвективных потоков и обус­ ловленной ими циркуляции воздуха (см. рис. I) следует, что для уменьшения загрязнения воздуха рабочей зоны необходимо обеспе­ чить подпитку конвективных потоков в пределах рабочей зоны при-

94

Рис. I. Схема циркуляции воздушных потоков в Конвертер­ ном отделении: 1 - конвертер; 2 - газоотсос; 5 .- конвек­

тивная струя; 4,5 - воздухораспределители; 6 - рецирку­ ляционный поток

точным воздухом. Расход воздуха должен быть достаточным для ассимиляции теплоизбытков и сернистого газа в соответствующей рабочей зоне.

Решение этой задачи потребовало разработки приближенной математической модели вентиляционного процесса, включающей уравнения тепловых балансов поверхностей ограждающих конструкций, тепловоздушных и; газовых балансов потоков каждой зоны помещения

Исследованиями установлено., что пр и .подаче приточного воз­ духа непосредственно в рабочие зоны воздухообмен может быть

■30 тыс.м3/ч. Выявленные закономерности циркуляции воздушных потоков позволили' сформулировать основные требования к систе- ’ ме воздухораспределения для конвертерных отделений /2/, Подачу приточного воздуха в рабочую зону следует осуществлять воздухо­ распределителями .панельного типа. Для удаления загрязненноговоздуха целесообразно использовать вытяжные шахты; так как‘фо­ нари не обеспечивают требуемого рассеивания сернистого газа в атмосфере. Еще предпочтительнее системы с нейтрализацией сер­ нистого газа* хотя это связано со значительными затратами.

Спекательное отделение агломерационной' фабрики

Характерной особенностью цехов этого типа является мощный технологический отсос и тепловыделения, которые, однако, недо­ статочны для подогрева воздуха, компенсирующего вытяжку, и не исключают необходимость Отопления.

Уменьшение затрат на приточную вентиляцию возможно за счет наиболее полного учета* и использования теплоты, выделяемой

оборудованием, и частичного использования наружного воздуха для компенсации технологического Отсоса.

Технология получения агломерата заключается" в спекании же­ лезорудного кощентрата в смеси, с твердым топливом на агломаши­ нах ленточного типа (рис. 2). Горение топлива осуществляется." за счет просасывания воздуха через слой концентрата, запыленные отходящие газы направляются на очистку.. Температура поверхнос­ ти слоя агломерата до 400°С,.тележки прогреваются,до 200°С.

При движении ленты вццеляется лучистое и конвективное тепло, а также образуется пыль. Для предотвращения тепло- и пылевыделений агломашины, снабжают ёмкими укрытиями, сообщающимися с наружным воздухом через проем в'разгрузочной части агломашины и имеющими неплотности в верхней и нижней зонах.

Существуют следующие типы воздушных режимов укрытия:

1) аспирационный, когда по всей высоте укрытия формиру­ ется устойчивое разрежение, большее, чем гравитационное давле­ ние, и воздух из помещения проникает через неплотности укрытия;

2)реаспирационйый, возможный при разрежении в цехе под

действием местных отсосов большем, чем разрежение в укрытии, в результате запыленный воздух через неплотности укрытия посту­

пает в цех;

Рис. 2. Сцекательное.отделение агломерационной фаб­

рики: 1 -/дглЬм&лина; 2 - укрытие; 3 - газохода;. 4 - электрофильтр; 5 - воздухораспределители;о - приточные струи;! 7 - конвективный -поток от укры­

тия; 3 пристенный конвективный поток

3)аэрационный, при недостаточном разрежении в укрытии

ивысокой температуре воздуха в нем, при этом через неплотнос­ ти в нижней части укрытия вбздух входит, а,через верхние не­ плотности выходит;

4)реаэрационный при температуре воздуха в укрытии ниже,

чем температура воздуха, в цехе, что возможно в холодный пери­ од года; в этом случае теплый воздух из цеха входит'в укрытие через верхние неплотности и выходит через нижние.

Таким образом, была выявлена тесная взаимосвязь режима вентиляции цеха с воздушным режимом укрытия агломашины. Зада­ ча оказалась довольно трудной, но интересной и важной для прак­ тической реализации. Алгоритм численного решения на ЭВМ был по-

97

строен методом простой итерации. Сначала задавали произволь­ ное значение средней по объему укрытия температуры воздуха и определяли-избыточные гравитационные давления* действующие на неплотности, по высоте укрытия. После этого выявляли тип воздуш­ ного режима укрытия-и находили расходы воздуха через верхние и нижние неплотности, а также наружный .проем. При построении модели процесса укрытие делили на верхнюю, среднею й нижнюю зоны. Для каждой зоны решали уравнения конвективно-лучистого теплообмена и вычисляли средние значения температур' воздуха, которые затем усредняли по всей высоте укрытия. Полученное

значение температуры воздуха сравнивали с первоначально за­ данным. При расхождений этих величин вычисления повторяли..

Следует отметить, что при некоторых сочетаниях исходных данных иногда происходит последовательная смена типов воздупь ных режимов. Смена'воздушных режимов возможна ,и при сезонных изменениях температуры наружного воздуха.

Таким образом, был получен инструмент, позволяющий выявить условия, при которых укрытие агдомашины работает в устойчивом аспирационном режиме и предотвращает запыйение воздуха цеха. Дополнительно выявлены перспективы оптимизации расходования твердого топлива и совершенствования гконструкции укрытия. Разработанный метод расчета воздушного, режима укрытий тепло­ выделяющего оборудования может быть использован для решения аналогичных вентиляционных задач.

Результаты расчетов являются исходными данными для анали­ за вентиляционного процесса. В этом случае также применяли ме­ тод математического моделирования /5/, позволяющий определить влияние производительности технологического.отсоса,на парамет­ ры приточной вентиляции; оценить возможности применения единой схемы воздухообмена в теплый и холодный |периоды года; выбрать тип воздухораспределителей.

Установлено, что количество воздуха, удаляемого технологи­ ческим отсосом непосредственно из цеха, определяет параметры систем приточной вентиляции, компенсирующих вытяжку. Наиболее оптимальными являются воздухораспределители, образующие, закру­ ченные потоки. Схема воздухообмена с механическим притоком в цех и удалением воздуха через укрытие может применяться во все периоды года. При расчетных летних температурах наружного воздух ха выше 17°С необходимо охлаждение приточного воздуха.

98

метаболических и регенеративных процессах. В короткие сроки

ние, проблема звукоизоляций, проблема материальных и энерре-. тических ресурсов и др^). Поэтому. разработка~эффективных и менее сложных систем обеспечения оптимальных параметров,воздуха в обслуживаемой зоне ожогового .больного является ‘чрезвычайно актуальной задачей.

Цель поставленного теоретического исследования заключает­ ся в разработке математического описания воздушно-струйного укрытия ожогового больного. Для достижения'данной-цели.необхо­ димо:

- разработать модификацию известных .физической и*матема­ тической моделей струйного' течения применительно к предлагае­ мой схеме воздухораспределения;.

- разработать уравнения для определения эффективности воз­ душно-струйного укрытия ожогового, больного.

При составлении теоретического представления о воздухораспределении в помещениях ожоговых палат (0П);могут быть ис­ пользованы данные, полученные при изучении процессов воздухораспределения в помещениях зданий. Использование результатов /25/ позволяет совершенствовать методы расчета параметров воз­ духа в обслуживаемой зоне и более целенаправленно исследовать поведение, воздушных струй.' ,

В кольцевых воздушно-Ьтруйных Срытиях и' ограждениях эжекция воздуха в струю через ее внутреннюю границу происходит из ограниченного пространства, поэтому в нем создаемся давле­ ние, отличающееся по величине от. атмосферного /2/. Из-за того, что с внешней стороны струи эжекция вбэдуха осуществляется с небольшими скоростями из практически безграничного пространстг. ва атмосферы, условия подтекания воздуха к- внешней и.внутренней границам кольцевой струи различны. В результате а направлении, перпендикулярном оси струи, образуется перепад давлений, под действием которого ось струи деформируется - эффект Коацда, Если на пути развития такой деформированной струй нет никаких препятствий, то она сомкнется на оси симметрии и трансформиру­ ется в компактный осесимметричный пото#. Экспериментальным и теоретическим исследованиями деформированных кольцевых струй посвящены работы /3-6/.