Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 3.6. Витринное укрытие с отсосом.
Местные отсосы следует устраивать в производственных помещениях у всех точек пыления: технологического оборудования, столов сортировки сырья,
мест пересыпки пылевидных материалов с конвейера на конвейер, мест перегрузки, дозирования, смешения, упаковки в мешки и другую тару, весов и
т. д. Также точки пыления имеются практически на всех пищевых производствах.
Значительное снижение запыленности воздуха
в производственных помещениях при применении местных отсосов может быть достигнуто, если
одновременно проводятся технологические мероприятия по уменьшению пылеобразования и пылевыделения, устраивается вакуумная пылеуборка, не
допускается накопление в помещении отложений пыли.
Для эффективного улавливания пыли конструкция и расположение местного отсоса относительно источника имеет особенно большое значение.
Воздухоприемник целесообразно располагать не над
источником пылевыделений, а под ним или сбоку.
В табл. 3.1 указаны виды воздухоприемников, укрытий, а также приведены скорости в проемах, щелях и неплотностях укрытий источников
пылевыделения.
Определение поля скоростей и области гарантированного всасывания местного отсоса. Для выбора эффективных местных отсосов
аспирационных систем и их рационального расположения относительно источника пылевыделений необходимо знать сферу
действия местного отсоса
при обеспыливании, то есть границы области гарантированного всасывания (ГОГВ) — такой области, попав в которую пылевая частица при данных
условиях должна поступить во всасывающее отверстие местного отсоса. На основании теоретических и экспериментальных исследований нами
определены границы области гарантированного всасывания для определенных условий.
В результате расчета выявлено: при улавливании
пылей с диаметром частиц d до 50 мкм и плотностью р до 2000 кг/м, характерной Для большинства
пылей пищевых производств, при прочих равных условиях положение границ области гарантированного всасывания (ГОГВ) почти не зависит от
диаметра частиц и плотности пыли. Это объясняется тем, что при небольшой массе частиц силы Стокса явно преобладают над силой
тяжести. С
увеличением диаметра и плотности частиц область гарантированного всасывания сокращается. Начиная с некоторого значения массы частицы не
всасываются даже в непосредственной близости от воздухоприемника.
Табл. 3.1 Виды воздухоприемников, укрытий и скорости в проемах, щелях и неплотностях укрытий
Производственная операция Виды воздухоприемников, укрытий
пдк
пыли, мг/м
3
Скорость воздуха,
м/с
Разгрузка пылящего материала, развеска Шкаф, кожух, укрытие-козырек 6-10 0,80-1,0
То же То же До 4 0,90-1,20
Разгрузка пылящего материала, развеска То же До 2 1,10-1,60
Просеивание и дробление, ручное и механическое Шкаф, кожух, укрытие-козырек 6-10 1,0
То же То же До 4 1,20-1,40
Просеивание и дробление, ручное и механическое То же До 2 1,30-1,70
Пылящие машины в укрытиях Укрытие сборно-разборное 6-10 1,50-2,0
То же То же До 4 2,0-2,5
Пылящие машины и укрытия То же До 2 3,0-4,0
Ручная работа с небольшим выделением пыли Витринное укрытие, козырек 6-10 0,60-0,90
То же То же До 2 1,0-2,0
При улавливании легкой пыли для частиц диаметром до 50 мкм положение всасывающего патрубка в пространстве, то есть величина угла β не влияет
на размеры ГОГВ.
Весьма существенное влияние на положение ГОГВ оказывает подвижность воздуха в рабочем помещении вблизи всасывающего отверстия.
Таким образом, в реальных условиях размеры и положение области гарантированного всасывания определяются
конкретными значениями подвижности
воздуха в помещении, массой пылевых частиц и положением всасывающего патрубка в пространстве (табл. 3.2).
Табл. 3.2 Размеры области гарантированного всасывания в зависимости от диаметра пылевых частиц, их плотности и положения всасывающего
патрубка
Диаметр пылевых частиц d, мкм
Плотность p
п
, кг/м
3
10 50 100
1 2 3 4 5 6 7
(3=0° (патрубок расположен горизонтально)
1500 3,7/6,0 2,2/3,2 3,4/5,4 2,1/2,8 3,0/4,1 1,8/2,0
2500 3,7/5,7 2,2/3,0 3,3/5,0 2,0/2,7 2,9/3,6 1,7/1,8
3500 3,6/5,5 2,2/2,9 3,2/4,5 2,0/2,5 2,7/3,0 1,6/1,4
β=90° (патрубок расположен вертикально)
1500 3,6/6,4 2,1/3,5 3,3/5,5 2,0/2,9 2,9/4,2 1,8/2,2
2500 3,6/6,0 2,1/3,4 3,2/5,2 1,9/2,8 2,8/3,7 1,6/1,9
3500 3,5/5,7 2,1/3,1 3,1/4,6 1,9/2,7 2,6/3,2 1,5/1,5
Примечания. 1. В графах 2, 4, 6 подвижность воздуха v
c
=0,5 м/с, а в графах
3, 5, 7 — 1 м/с. В числителе — расстояние от центра патрубка до границы области
гарантированного всасывания по горизонтали, в знаменателе — то же по вертикали.
На рис. 3.7 показаны границы области гарантированного всасывания при горизонтальном β=0
0
и вертикальном β=90° положениях всасывающего
патрубка для частиц диаметром до 50 мкм и плотностью 1500, 2500, 3500 кг/м
3
. Для частиц другого диаметра и плотности положение ГОГВ
определяется аналогично.
Воздушным потоком пыль может быть принесена к всасывающему патрубку со значительного расстояния, достигающего (15-20)b при устойчивом
движении воздуха в помещении со скоростью 1 м/с. Однако вследствие неустойчивости направления движения воздуха в помещении к области
гарантированного всасывания можно отнести лишь область, примыкающую к всасывающему отверстию (рис. 3.7).
Результаты исследований показывают, что подвижность воздуха в помещении оказывает существенное влияние на эффективность открытых местных
отсосов, особенно при всасывании мелкой и легкой пыли. Всасывающее отверстие местного отсоса должно быть расположено так, чтобы источник
пылевыделения находился в пределах границы области гарантированного всасывания (ГОГВ) данного отсоса (с учетом положения
патрубка,
дисперсности и плотности пыли).
Конструкции вытяжных панелей при обеспыливании. С учетом приведенных выше условий эффективной работы местных отсосов при
обеспыливании на кафедре отопления и вентиляции РИСИ (ныне Ростовский Государственный строительный университет) был разработан, испытан и
внедрен в системах аспирации табачных фабрик и в других отраслях ряд воздухоприемников-панелей.
Один
из них показан на рис. 3.8. Габаритные размеры входного сечения 600x500 мм. Перья переменного сечения, установленные в вертикальной
плоскости, позволяют создать в основной части всасывающего спектра такое скоростное поле, в котором вектор скорости потока направлен под углом к
вертикали вниз. Во входной решетке отношение площади живого сечения верхней половины к площади живого сечения
нижней половины принято 1:3.
Площадь живого сечения решетки от ее габаритной площади составляет не более 25%. Воздухоприемник такой конструкции имеет ряд преимуществ:
он несложен в изготовлении, вследствие своей компактности не мешает осуществлению технологического процесса, что весьма важно при открытых
процессах. При обеспыливании рабочей зоны с помощью данного воздухоприемника не требуется большого расхода
воздуха: при установке от
источника пыления на расстоянии 600-700 мм расход воздуха составляет 800-1000 м
3
/ч.
Рис. 3.7. Границы областей гарантированного всасывания при горизонтальном (а) и вертикальном (б) положении щелевого патрубка для пыли с
частицами диаметром до 50 мкм и плотностью р, кг/м
3
: 1 - 1500; 2 - 2500; 3 - 3500; v
c
= 1,0 м/с.
Рис. 3.8. Воздухоприемник заданной неравномерности всасывания: а — общий вид; б — проекция; 1 — решетка; 2 — перья переменного сечения.
3.2. Местная приточная вентиляция
Местные приточные системы создают необходимые условия воздушной среды на отдельных рабочих местах или участках помещения. Местная
приточная вентиляция применяется в виде воздушных душей, воздушных оазисов. К ней могут быть также отнесены воздушные завесы.
Воздушный душ представляет собой поток воздуха, направленный на работающего с целью уменьшения вредного воздействия на него лучистой
теплоты или вредных веществ. Душирование производится наружным воздухом, который подвергается соответствующей обработке (очистке,
охлаждению или нагреванию), или внутренним воздухом. Согласно СНиП 2.04.05-91*, воздушное душирование наружным воздухом постоянных
рабочих мест следует предусматривать при облучении тепловым потоком плотностью 140 Вт/м
2
и более, при открытых технологических процессах,
сопровождающихся выделением вредных веществ, и при невозможности устройства укрытия или местной вытяжной вентиляции.
Для воздушного душирования наружным воздухом применяют ду-ширующие патрубки конструкции В. В. Батурина, патрубки ППД. Конструкция
патрубков позволяет изменить направление потока воздуха (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Воздушное душирование:
а — общий вид;
б — душирующий
патрубок с нижним подводом воздуха ПДн:
1 — направляющая решетка; 2 — корпус; 3 — воздуховод;
в — душирующий патрубок поворотный типа ППД
1 — верхнее звено; 2 — опорные ролики; 3 — среднее звено;
4 — шарнир; 5 — нижнее звено.
Для душирования воздухом, забираемым из помещения, применяют передвижные душирующие агрегаты, которые представляют собой осевой
вентилятор, установленный на станине. Вентилятор может поворачиваться, высота его установки
и угол наклона регулируются. Охлаждающий эффект
увеличивается распылением воды, вводимой в воздушный поток (рис. ЗЛО).
Воздушный оазис представляет собой площадку, отделенную перегородкой без перекрытия от основной части помещения. Это пространство
затапливается охлажденным и очищенным воздухом, который создает оптимальные метеоусловия. Оазисы целесообразно устраивать в помещениях
большого объема, где работающие сосредоточены на небольшом
участке, например на пульте управления. Воздушные оазисы широкого
распространения не получили.
Воздушные завесы устраивают у ворот, дверей и технологических приемов в отапливаемых зданиях для предотвращения переохлаждения воздуха на
постоянных рабочих местах в результате проникновения наружного холодного воздуха через эти проемы.
Различают воздушные и воздушно-тепловые завесы — соответственно без подогрева и с подогревом воздуха, подаваемого завесой.
Воздухораспределительный патрубок завесы выполнен в виде воздуховода равномерной раздачи воздуха при постоянном статическом давлении. В
зависимости от места расположения воздухораспределительного патрубка (щели) завесы различают завесы с нижней, верхней, боковой
(односторонней и двухсторонней) подачей воздуха. Недостатком
нижней подачи воздуха является возможность засорения щели. Воздушная завеса
может быть постоянного и периодического действия. Периодически действующие завесы в период, когда проем закрыт, используются для воздушного
отопления помещений.
Рис. 3.10. Передвижной душирующий агрегат — поворотный аэратор
ПАМ-24: 1 — стол поворотный; 2 — редуктор; 3 — электродвигатель;
4 — рабочее колесо; 5 — пневматическая форсунка; 6 — направляющий
аппарат; 7 — кнопочный пуск; 8 — подвод воды; 9 — подвод воздуха.
Согласно нормативным требованиям (СНиП 2.04.05-91*), воздушные и воздушно-тепловые завесы предусматривают:
— у постоянно открытых проемов в наружных стенах помещений, а также у ворот и проемов в наружных
стенах, не имеющих тамбуров и
открывающихся более пяти раз или не менее чем на 40 мин в смену, в районах с расчетной температурой наружного воздуха - 15 °С и ниже
(параметры Б);
— у наружных дверей вестибюлей общественных и административно-бытовых зданий — в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха
(параметры Б) и числа
людей, проходящих через двери в течение 1 ч при температуре, °С:
-15 -25 — 400 чел. и более;
-26 -40 — 250 чел. и более;
ниже - 45 — 100 чел. и более;
— при обосновании — у наружных дверей зданий, если к вестибюлю примыкают помещения без тамбура, оборудованные системами
кондиционирования;
— у наружных дверей, ворот и проемов помещений с мокрым режимом;
— при обосновании — у проемов во внутренних стенах и перегородках производственных помещений для предотвращения перетекания воздуха из
одного помещения в другое.
Если в здании
имеется 100 и более периодически действующих местных отсосов, воздушно-тепловые завесы проектируют при числе людей,
проходящих через двери, 200 чел./ч для местности с температурой наружного воздуха от -15 °С до -40 °С (параметры Б).
Температуру воздуха, подаваемого воздушно-тепловыми завесами, следует принимать не выше 50 °С у наружных дверей и не выше 70 °С у
наружных
ворот и проемов.
Расчетную температуру смеси воздуха, поступающего в помещение через наружные двери, ворота и проемы, принимают не менее: 14 °С — для
производственных помещений при легкой работе; 12 °С
— для производственных помещений при работе средней тяжести и для вестибюлей общественных и административно-бытовых зданий; 8 °С — для
производственных помещений при тяжелой работе; 5 °
С
— для производственных помещений при тяжелой работе и отсутствии постоянных рабочих мест на расстоянии 3 м и менее от наружных стен и 6 м и
менее — от дверей, ворот и проемов.
Скорость выпуска воздуха из щелей или отверстий завес принимают: 8 м/с — у наружных дверей; 25 м/с — у ворот и технологических проемов.
Применяют
завесы шиберного и смешивающего типов. В первых проем частично перекрывается воздушной струей, благодаря чему значительно
уменьшается проникновение наружного холодного воздуха через открытый проем. Температура смеси наружного холодного воздуха с воздухом,
подаваемым завесой, должна быть в допустимых пределах.
В завесах смешивающего типа не предусматривается создание сопротивлений наружному воздуху. Здесь осуществляется активное смешение его с
воздухом, подаваемым завесой, с тем, чтобы температура смеси соответствовала нормативному значению.
Завесы шиберного типа постоянно действующие следует применять у постоянно открытых ворот и технологических проемов в наружных ограждениях.
Шиберные завесы периодически действующие
устанавливают у ворот, не имеющих тамбуров, с указанными выше, периодичностью открывания и климатическими условиями, а также
при другой
продолжительности открывания и при других климатических условиях при наличии обоснований (например, в мокрых помещениях, в помещениях, где
применяется кондиционирование и др.).
Завесы смешивающего типа следует предусматривать у наружных дверей вестибюлей общественных и административно-бытовых зданий при
указанных выше климатических условиях и числе людей, проходящих через двери. Выше приведена также температура смеси воздуха, поступающего в
помещение при работе различной степени тяжести.
Завесы шиберного типа состоят обычно из двух отдельных агрегатов, в каждый из которых входят вентиляторы (радиальные или осевые),
воздухонагреватели, воздухораспределительные короба (патрубки) (рис. 3.11). Принимают типовые конструкции агрегатов, рассчитанные на
определенную производительность с учетом размеров обслуживаемого проема.
Производительность по воздуху
и теплоте периодически действующих завес не учитывают в воздушном и тепловом балансах помещения,
обслуживаемого завесой. При постоянной работе завесы — учитывают.
Расчет воздушных завес выполняют по [7].
Рис. 3.11. Двухсторонняя воздушно-тепловая завеса шиберного типа:
1 — вентилятор; 2 — воздухонагреватель;
3 — воздухораспределительный короб.
4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
4.1. Кондиционирование воздуха и его задачи
Кондиционированием воздуха (от латинского слова conditio — условие) называется создание и автоматическое поддержание в помещении постоянных
или изменяющихся по определенной программе температуры, влажности, чистоты и подвижности воздуха, наиболее благоприятных для пребывания
людей
, а также для осуществления технологических процессов.
Заданные параметры воздуха получают с помощью систем кондиционирования. Системы кондиционирования воздуха должны выполнять все
следующие задачи или их часть:
1) очистку воздуха от пыли;
2) нагревание воздуха;
3) охлаждение воздуха;
4) увлажнение воздуха;
5) осушку воздуха;
6) очистку воздуха от запахов;
7) сообщение воздуху специальных запахов (парфюмеризация, одоризация);
8) ионизацию воздуха;
9) заглушение шумов.
Первые пять из указанных требований должны выполнять все системы кондиционирования воздуха, а последующие — при наличии специальных
требований. Наличие технических средств для осуществления указанных задач еще не определяет установку как законченную систему
кондиционирования воздуха, пока в
ней не предусмотрены средства автоматического регулирования. В систему кондиционирования входят также
устройства, выполняющие функции регулирования и управления ее работой, устройства для перемещения и раздачи воздуха в помещении, для забора
наружного и рециркуляционного воздуха.
Кондиционирование воздуха по основному назначению можно разделить на комфортное и технологическое. Цель комфортного кондиционирования —
создание в помещениях
температурно-влажностных условий и подвижности воздуха, отвечающих в наибольшей мере санитарно-гигиеническим
требованиям, то есть поддержание комфортных условий.
Технологическое кондиционирование создает в производственных помещениях параметры воздушной среды, соответствующие требованиям
технологии, нужные для максимально эффективного ведения процесса, наиболее полного использования оборудования и материалов и получения
продукции требуемого качества. В то же время
технологическое кондиционирование должно учитывать и обеспечивать санитарно-гигиенические
требования, создавая благоприятные условия для людей, работающих в помещениях, где оно осуществляется.
В технологических процессах ряда отраслей промышленности кондиционирование воздуха имеет большое значение. Так, например, на хлебозаводах,
особенно при закрытом процессе брожения и рас-стойки (в камерах и шкафах, где требуется постоянная
высокая температура до 45 °С и влажность до
80-90%), кондиционирование необходимо для получения хлеба высокого качества и для управления всеми операциями по изготовлению теста. Важное
значение имеет кондиционированный воздух во многих отраслях пищевой промышленности: табачной, кондитерской, сахарной, чайной и др.
В тех случаях, когда технологический процесс, для которого требуются постоянные параметры воздуха, осуществляется непосредственно в помещении
без укрытия, обычно предусматривают кондиционирование воздуха во всем помещении. Но таких решений по возможности следует избегать, так как
требования к воздушной среде не всегда соответствуют комфортному микроклимату, а устройство и эксплуатация кондиционирования воздуха во всем
помещении гораздо дороже, чем в ограниченном объеме. Поэтому отдельные участки технологического процесса
, для которых нужны
термоконстантные условия, необходимо изолировать от всего помещения специальными укрытиями, камерами и т. п.
Кондиционированный воздух подразделяется на три класса [1]:
первый класс — для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса, при допускаемых отклонениях за пределами
расчетных параметров наружного воздуха в среднем 100 ч/г при круглосуточной работе или 70 ч/
г при односменной работе в дневное время;