Використання природоохоронних технологій при механічній обробці металів

Скачати

 

Одним із важливих технологічних процесів в металообробці є холодна обробка металів – механічні цехи, в якій задіяні 14-20% всіх працівників виробництва з обробки металу – верстатники-оператори, верстатники, наладчики, слюсарі – ремонтники обладнання з обробки металу. Холодна обробка металу виконується на металорізальних верстатах, що працюють різальними інструментами (фреза, різець), а також на верстатах, які оснащені абразивним інструментом (шліфувальні, заточні, полірувальні та інші).

Найбільшим пиловиділення супроводжуються процеси абразивної обробки металів: зачистка, полірування, шліфування та ін утворюється при цьому пил на 30-40% за масою представляє матеріал абразивного круга і на 60-70% - матеріал виробу. Інтенсивність пиловиділення при цих видах обробки пов'язана, в першу чергу, з величиною абразивного інструменту та деяких технологічних параметрів різання [1].

У ряді процесів механічної обробки металів та їх сплавів застосовують змазочно-охолоджуючі рідини (ЗОР). Застосування ЗОР супроводжується утворенням тонкодисперсного масляного аерозолю та продуктів його термічного розкладання. Кількість виділяє мого аерозолю залежить від багатьох факторів: форми і розмірів виробу, режимів різання, витрат та способів подачі ЗОР. Експериментально встановлено залежність кількості виділень масляного аерозолю від енергетичних витрат на різання металу. Питомі показники в цьому випадку визначаються як маса забруднюючої речовини, яку виділяє на одиницю потужності устаткування (на 1 кВт потужності приводу верстата). Застосування ЗОР знижує виділення пилу до мінімальних значень, однак, у процесах шліфування виробів кількість виділяємого спільно з аерозолями металоабразивного пилу залишається значною.

Метою курсової роботи є аналіз використання природоохоронних технології при механічній обробці металів та розробка пропозицій щодо поліпшення ситуації і зменшення викидів у навколишнє середовище.

1 ЕКОЛОГІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ТА ВПЛИВ

НА ДОВКІЛЛЯ ПРИ МЕХАНІЧНІЙ ОБРОБЦІ МЕТАЛІВ

 

1.1 Основні технологічні процеси механічної обробки металів, та їх вплив на довкілля

 

Обробка різанням - це технологічний процес виготовлення деталей, що полягає в створенні нових поверхонь відділенням поверхневих шарів матеріалу з утворенням стружки. Різання виконується шляхом впровадження в оброблювальну заготівку клиноподібного твердого тіла - ріжучої частини інстру­мента, рух якого здійснюється під дією сил приводу верстата. У зоні зіткнення ріжучого клину інструменту і шару заготівки відбувається складний процес пластичної деформації і руйнування металу, що призводить до утворення стружки і відділення її від заготівки. Для здійснення різання необхідний відносний рух між заготівкою і ріжучим інструмен­том. Сукупність відносних рухів інструменту і заготівки, необхідних для отримання заданої по­верхні, називають кінематичною схемою обробки. Всі принципові схеми обробки різанням засновані на поєднанні двох елементарних рухів - оберталь­ного і прямолінійного. Так, наприклад, при токарній обробці обертальний рух заготівки і поступа­льний рух різця, паралельний осі обертання за­готовки, утворюють сумарний рух різання по гвинтовій спіралі. Прямолінійні поступальні або обертальні рухи інструменту або заготівки, таке, що відбувається з найбільшою швидкістю в процесі різання і що визначає швидкість зняття матеріалу шару, що зрізається, називають головним рухом різання [1].

Під час обробки на металорізальних верстатах з поверхні заготівки видаляється припуск, що перетворюється в стружку і отримується деталь. Тобто система різання складається із стружки, заготівки і інструмента.

Відстань між оброблювальною та обробленою поверхнями, що вимірюється по нормалі до останньої, називається глибиною різання.

Для реалізації процесу різання інструмент і заготівка (або щось одне з них) мають виконувати відповідні рухи:

- рух різання - необхідний для зрізання різальними кромками стружки із заготівки. Проте при наявності тільки одного руху різання зняття стружки припиниться після першого оберту деталі. Для продовження різання необхідний рух подачі.

- рух подачі необхідний для того, щоб процес різання продовжувався неперервно або періодично.

В залежності від виду обробки різанням розрізняють декілька видів подач. Якщо рух подачі кінематично зв’язаний із рухом різання, частіше всього використовують величину подачі інструмента або заготівки на один оберт інструмента чи заготівки. Якщо рух різання - зворотно-поступальний - використовується подача на один подвійний хід інструмента, для багатозубих інструментів розглядають подачу за час зміни одного зуба - подачу на один зуб. У всіх перерахованих способах використовують поняття хвилинної подачі, як переміщення інструмента чи деталі за одну хвилину роботи. Три розглянуті параметри процесу різання: глибина, подача та швидкість різання складають, так званий, режим різання. Крім робочих рухів при обробці різанням на верстатах існують рухи встановлення (установочні) та допоміжні. Установочні - рухи робочих органів верстата, за допомогою яких інструмент займає по відношенню до заготівки положення, яке дозволяє знімати з заготівки шар матеріалу. Допоміжні - рухи робочих органів верстата, які не мають прямого відношення до різання (швидкі переміщення інструменту, транспортування заготівки тощо).

Досвід механічної обробки деталі свідчить, що більшість поверхонь, із яких вони складаються можна одержати за допомогою наступних основних операцій [2]:

- точіння;

- свердління;

- фрезерування;

- шліфування.

Фрезерування та шліфування дозволяють одержувати як плоскі поверхні, так і поверхні тіл обертання.

Одним з ефективних засобів сучасної автоматизації є створене останнім часом металорізальне устаткування є числовим програмним управлінням (ЧПУ) різного технологічного призначення, що легко переналагоджується, промислові роботи, транспортно–складальні системи. Поряд з верстатами з ЧПУ звичайних груп (токарні, розточні, свердлильні, фрезерні та інші) впроваджуються також багатоопераційні верстати з ЧПУ або так звані операційні центри (ОЦ).

По технологічним можливостям станки з числовим програмним управлінням (ЧПУ) діляться на групи:

- Станки токарної групи призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей, а також для нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби;

- Станки сверлильно-розточної групи призначені для свердління і розточки деталей різного класу точності, а також для комплексної сверлильно-розточної обробки;

- Станки фрезерної групи призначені для фрезерування деталей простої і складної конструкції корпусних деталей (з деяких сторін і під різним кутом) і для комплексної сверлильно-фрезерно-розточної обробки різних деталей.

На станках цих трьох груп при їх оснащенні інструментальними магазинами, з автоматичною зміною інструментів, можлива комплексна механічна обробка без переміщення деталі на інші сторони.

- Станки шліфувальної групи призначені для кінцевої обробки деталей. Вони поділяються на ряд підгруп в залежності від виду оброблюючих поверхонь:

а) круглошліфувальні;

б) плоскошліфувальні;

в) внутрішньо-шліфувальні.

Станки електрофізичної групи поділяються на:

- електроерозійні (вирізні і прошивні);

- електрохімічні;

- лазерні

- Багатоцільові станки призначені для сверлильно-фрезерно- розточної обробки призматичних, конусних і плоских деталей, а також для токарної обробки деталей типу тіл обертання з наступним їх свердлінням, фрезеруванням і розточуванням.

По принципу зміни інструментів станки з ЧПУ поділяються на три групи:

- з ручною зміною;

- з автоматичною зміною в револьверній головці

- з автоматичною зміною в магазині.

По принципу зміни заготівок станки з ЧПУ поділяються на станки з ручною і автоматичною зміною заготівок.

Станки з автоматичною зміною заготівок оснащені автоматичними накопичувачами заготівок можуть працювати довгий час без участі оператора.

Такі станки дістали назву гнучких виробничих модулів (ГПМ).

Станки з ЧПУ для гнучкого механікооброблюючого виробництва краще створювати на базі уніфікованих компонентів, використовуючи принцип агрегатно-модульного будування.

Ряд уніфікованих конструктивних компонентів станків, визначений виконуючими в процесі обробки функціями, включає в себе:

- несучі елементи конструкції (станини, стойки, портали тощо);

- шпиндельні коробки з проводами, що забезпечують потрібні швидкості і сили різання;

- столи з прямолінійними і круговими рухами разом з приводами подачі, що забезпечують взаємний простір переміщення інструмента і оброблювального виробу;

- допоміжні прилади для накопичення і заміни ріжучих інструментів на станку (магазини, автооператори з приводами і оснасткою);

- пристрої для автоматичної заміни заготівок (накопичувачі і навантажуючо-розвантажуючі механізми, маніпулятори або промислові роботи), що забезпечують роботу станка в складі РТК і ГПМ.

Основною особливістю уніфікованих конструкційних компонентів станків є можливість управління їх роботою пристроєм ЧПУ, що забезпечує швидку і автоматичну переналадку на обробку різноманітних виробів. Для можливості управління пристроєм ЧПУ окремі модулі і їх компоненти оснащуються регулюючими або слідкуючо-регулюючими електроприводами, а також датчиками зворотнього зв’язку по положенню рухомих елементів або по параметрах технологічного процесу для реалізації адаптивних функцій.

В ході операції точіння головний рух із швидкістю надається заготівці (вона обертається), а подачею є поступальний рух інструмента вздовж та перпендикулярно осі заготівки.

З практики відомо, що деякі операції меха­нічної обробки здійснюються насухо, тоді як в багатьох інших випадках на інструмент подається струмінь рідини, що надає охолоджуючу або змащувальну дію або обидві дії разом. Змащувально-охолоджуючі рідини мають велике значення, і багато опе­рацій не могли бути ефективно проведені без застосування оптимальної по складу рідини. Застосування змащувально-охолоджуючих рідин переслідує декілька цілей:

- оберігання інструменту, деталі і верстата від надмірного нагріву;

- збільшення стій­кості інструменту;

- зниження шорсткості оброблювальної поверхні;

- очищення зони різання від міл­кої стружки.

Багато металоріжучих верстатів мають свою систему подачі ЗОР: циркуляційні насоси, трубопроводи і насадки для напряму потоку рідини і фільтри для очищення відпрацьованої рідини. Існує велика кількість змащувально-охолоджуючих рідин, з яких технолог вибирає найбільш відповідну для конкретного застосування. При невеликому числі теоретичних рекомендацій як розробка ЗОР, так і їх вибір ґрунтуються на численних емпіричних даних. Вірно підібрана рідина повинна не тільки сприяти поліпшенню процесу різання, але також задовольняти велику кількість до­даткових вимог. Вона не повинна бути токсич­ною або шкідливою для оператора, шкодити системі мастила верстата, викликати корозію або зміну кольору оброблювального матеріалу, повинна забезпечувати захист від корозії поверхні і бути якомога дешевше, а також не повинна бути пожежо небезпечною. Змащувально-охолоджуючі рідини можна розділити на дві основні групи: що мають в основі воду і чисті масла. Перші мають в основному охолоджуючі властивості і є масляними емульсіями, які складаються з мінерального масла і води зазвичай в про­порції 1:10 і 1:30. Другі засновані на мінеральних маслах і мають підвищені змащувальні властивості. Існує багато варіантів змащувально-охолоджуючих рідин. Як масляні емульсії (зазвичай відомі як «розчинні масла»), так і чисті масла можуть містити присадки хлора і сірки, поліпшуючу змащувальну дію в умовах високого контактного тиску і температур, а чисті масла можуть містити жирні кислоти.

Змащувально-охолоджуючі технологічні засоби (ЗОТЗ) при обробці різанням значно зменшують зношування ріжучого інструменту і сили різання, покращують якість оброблювальної поверхні, підвищують експлуатаційні характеристики деталей. Застосування ЗОТЗ є одним з основних способів поліпшення різання важко оброблювальних матеріалів. ЗОТЗ всіх видів повинні відповідати наступним вимогам: не викликати корозію матеріалу заготівки і устаткування; не наносити шкідливого фізіологічного впливу робочому (роздратування шкіри і слизистих оболонок, запах); бути стійкими при експлуатації і зберіганні; не запалати при температурах супроводжуючих процес різання. Залежно від технологічного методу обробки, фізико-механічних властивостей оброблювального і інстру­ментального матеріалів, режиму різання застосовують різні змащувально-охолоджуючі засоби, що дають: тверді, рідкі, пластичні і газоподібні.

До твердих змащувально-охолоджуючих засобів відносяться: неорганічні матеріали з складною структурою (тальк, слюда, графіт, бура, нітрид бору, дисульфіди молібдену, вольфраму і титану, сульфат срібла і ін.); тверді орга­нічні з'єднання (мило, віск, тверді жири); полімерні плівки і тканини (нейлон, поліамід, поліетилен і ін.); металеві плівкові покриття (мідь, латунь, свинець, олово, барій, цинк); лід. До змащувально-охолоджуючих рідин (ЗОР) відно­сяться: водні розчини мінеральних електролітів, емуль­сії; мінеральні, тваринні і рослинні масла; мінеральні масла з добавками фосфору, сульфофрезоли; гас і розчини поверхнево-актив­них речовин в гасі; масла і емульсії з добавками твердих змащуючих речовин; розплави металів і ін. Змащувально-охолоджуючі рідини отримали найбільше застосування при обробці різанням. Їх отримують загущенням міне­ральних і синтетичних масел. Застосовують в основному чотири види загусників: мильні, вуглеводневі, неорганічні і органічні. До газоподібних змащувальних речовин відносяться повітря, азот, двоокис вуглецю, кисень, пари поверхнево-активних речовин, розпорошені рідини. Поліпшення оброблюваності матеріалів при використанні в процесі різання ЗОТЗ є результатом їх фізико-хімічних дій на оброблюванні матеріалів, основними з яких є: що змащує, охолоджує, ріжуче, захисне і таке, що зміцнює.

Вибір ЗОТЗ визначається фізико-механічними властивостями оброблюваного і інструментального мате­ріалів і технологічного методу обробки. Для кожного конкретного випадку підбирають визначене, найбільш ефективне ЗОТЗ. При чистовій і напівчистовій обробці, коли необхідна ефективна охолоджуюча дія, застосовують водні розчини електролітів і поверхнево-активних речовин, масляні емульсії. При чистовій обробці, коли потрібно отримати високу якість обробленої поверхні, основного значення набувають змащувальні властивості ЗОТЗ. У цих випадках застосовують чисті і активовані мінеральні масла і сульфофрезол. При чистовій обробці з високими швидкостями різання рекомендується застосовувати емульсії з 5-10 % розчином емульсола.

При чорновій обробці крихких матеріалів (чавунів, бронзи), коли утворюється стружка надлому, а також при переривистій обробці заготівок твердосплавним інстру­ментом як ЗОТЗ застосовують гази: стисле повітря, вуглекислоту. Газ охолоджує зону різання і одночасно видаляє стружку у спеціальні стружкозбірники. Кон­кретні рекомендації по правильному вибору ЗОР при різних видах обробки конструкційних матеріалів дані в роботі. Ефективність дії ЗОР в значній мірі залежать від способу підведення їх в зону різа­ння. Найбільш поширеним способом подачі ЗОР є полив вільним струменем. Цей метод подачі рідини в зону різання малоефективний і володіє наступними недоліками: велика витрата рідини (10-16 л/хв), розбризкування рідини, слабка змащувальна дія.

Більш ефективним є високонапірне охолодження. Рідину подають під тиском 1,5-2,0 МПа з сторони задньої поверхні інструмента через отвір діаметром 0,4-0,5мм. При цьому способі витрати рідини становить приблизно 0,5 л/хв. В резуль­таті високого тиску частки рідини інтенсивніше проникають в мікротріщини, скоріше перетворюються в пар та охолоджують нагріті поверхні. Але струменеві охолодження також має недоліки: необхідність застосування насосів; сильне розбризкування рідини, потребуюче застосування спеціальних захисних пристроїв; необхідність ретельної очистки рідини.

В деяких випадках, наприклад при глибокому свердлінні, рідина під тиском 2,0-2,5 МПа попадає в зону різання по каналах, або по трубкам, вмонтованим в інструмент. У цьому випадку охолоджуються інструмент і зона різання і одночасно вимивається стружка. Іноді застосовують внутрішнє охолоджування інструментів (при свердлінні або точінні крихких матеріалів). Для цього в інструменті роблять канали, по яких прокачуються сильно охолоджуючі рідини. А охолоджування розпорошеною рідиною проводять за допомогою інжекторної установки. Розпорошена емульсія подається в зону різання з боку задньої поверхні інструменту. При виході із сопла, рідинна суміш легко розширюється, унаслідок чого відбувається зниження її температури на 10-12°С. При попаданні на нагріті поверхні заготівки і інструмента частинки рідини миттєво випаровуються і відводять велику кількість теплоти. При невеликій витраті рідини (200-400 л/рік) ефективно використовуються її змащувальні і охолоджуючі властивості. Стійкість інструментів при охолоджуванні розпорошеною рідиною по порівнянню із стійкістю при охолоджуванні вільним струменем значно збільшується. Цей метод вимагає ретельного дотримання правил техніки безпеки. Для захисту від туману, на верстатах встановлюють спеціальні відсмоктуючі установки [3, 4].

 

 

1.2 Оцінка впливу на довкілля при механічній обробці металів

 

Питомі показники виділення пилу основного технологічного обладнання при механічній обробці металів без охолодження наведені в
табл. 1.1-1.2. У табл. 1.1. дані питомої показники виділення абразивної, металевої, повстяної та ін пилу з різних видів устаткування. Визначальною характеристикою обладнання є діаметр шліфувального круга. Таблиця містить також відомості щодо пилоутворення при обробці деталей зі сталі, сплавів феррадо, алюмінію. В окрему табл. 1.2 виділені питомі показники виділення пилу при шліфуванні і поліруванні виробів у гальванічному виробництві
[5–8].

У ряді процесів механічної обробки металів та їх сплавів застосовують змазочно-охолоджуючі рідини (ЗОР), які залежно від фізико-хімічних властивостей основної фази підрозділяються на водні, масляні і спеціальні. Застосування ЗОР супроводжується утворенням тонкодисперсного масляного аерозолю та продуктів його термічного розкладання. Кількість виділяє мого аерозолю залежить від багатьох факторів: форми і розмірів виробу, режимів різання, витрат та способів подачі ЗОР. Експериментально встановлено залежність кількості виділень масляного аерозолю від енергетичних витрат на різання металу. Питомі показники в цьому випадку визначаються як маса забруднюючої речовини, яку виділяє на одиницю потужності устаткування (на 1 кВт потужності приводу верстата). Застосування ЗОР знижує виділення пилу до мінімальних значень, однак, у процесах шліфування виробів кількість виділяємого спільно з аерозолями металоабразивного пилу залишається значною. Питомі виділення аерозолів масла й емульсолу при механічній обробки металів з охолодженням представлені в табл. 1.1.

Кількість забруднюючих речовин, що виділяються під час механічної обробки металів без застосування ЗОР на рік, визначається за формулою:

 

, (т/рік) (1.1)

 

де питомі виділення пилу технологічним обладнанням, г / с;

фактичний річний фонд часу роботи обладнання, год.

Кількість, пилу надходить в атмосферу за рік, за відсутності газоочистки визначається за формулою (1.1). Валовий викид пилу при наявності газоочистки обчислюється за формулою:

 

, (т/рік) (1.2)

 

де j - ступінь очищення повітря пиловловлювальним обладнанням. Валовий викид забруднюючих речовин під час обробки металів у разі застосування ЗОР та газоочищення розраховується за формулою:

 

, (т/рік) (1.3)

 

де питомі показники виділення масла й емульсолу,

потужність встановленого обладнання, кВт.

 

У зв’язку з тим, що загальнообмінна витяжна система вентиляції відсутня, вважаємо Кмо = 1. Масові виділення абразивного та металевого пилу беремо з табл.1.1.

 

Таблиця 1.1 – Питоме виділення пилу (г/с) основним технологічним обладнанням при механічній обробці металів без охолодження





Найменування технологічного процесу, вид устаткування

Визначальна характеристика обладнання

Виділення в атмосферу шкідливих речовин (г / с)

Пил абразивний

Пил

металевий

Повздовжно-шліфувальні станки

Діаметр шліфувального кола, мм

 

 

а) робоча швидкість 30 м/с

100

0.62

0.96

125

1.06

1.59

б) робоча швидкість 50 м/с

100

1.46

2.19

125

1.92

2.88

Круглошліфувальні верстати

100

0.010

0.018

150

0.013

0.020

300

0.017

0.026

350

0.018

0.029

400

0.020

0.030

600

0.026

0.039

750

0.030

0.045

900

0.034

0.052

Пласкошліфувальні верстати

175

0.014

0.022

250

0.016

0.026

350

0.020

0.030

400

0.022

0.033

450

0.023

0.036

500

0.025

0.038

Бесцентро-шліфувальні верстати

30,100

0.005

0.008

395,500

0.006

0.013

480,600

0.009

0.016

Зубошліфувальні і різьбошліфувальні верстати

75 - 200

0.005

0.008

200 - 400

0.007

0.011

 

Таблиця 1.2 – Питоме виділення пилу при механічній обробці металів у гальванічному виробництві






Вид виробництва, найменування технологічної операції

Найменування верстатного обладнання

Діаметр кола, мм

Забруднюючі речовини

вид пилу

кількість г/с на одиницю обладнання

Грубе шліфування перед нанесенням покриттів

Верстати шліфувальні

 

металева

0.126

абразивна

0.055

Полірування поверхні виробів перед нанесенням покриттів

Верстати полірувальні з повстяним кругом

150

повстяна

0.108

200

0.144

250

0.181

300

0.217

350

0.253

400

0.289

450

0.325

Фінішне полірування із застосуванням хромомісткої пасти (паста ГОІ)

Верстати полірувальні з повстяним кругом

150

Повстяний пил та пил полірувальної пасти

0.017

200

0.22

250

0.028

300

0.033

350

0.039

400

0.044

450

0.050

Полірування поверхні виробів перед нанесенням покриття

Верстати полірувальні з матерчатими (текстильними кругами)

150

Текстильний пил

0.208

200

0.278

250

0.347

300

0.417

350

0.486

400

0.556

450

0.625

Фінішне полірування із застосуванням хромомісткої пасти (паста ГОІ)

Верстати полірувальні з матерчатими (текстильними кругами)

150

Пил текстильний і полірувальної пасти

0.042

200

0.056

250

0.069

300

0.083

350

0.097

400

0.111

450

0.125

 

 

Джерелами виділення забруднюючих речовин заточувальної дільниці є три верстата з діаметрами абразивного кола 100, 250 і 400 мм відповідно. Всі три джерела викидів об’єднані в одну систему місцевої витяжної вентиляції і викидають забруднене повітря в атмосферу через трубу джерела забруднення атмосфери з допомогою вентиляційного агрегату В1.  Перед викидом в атмосферу повітряний потік очищується в пилогазоочисному апараті - циклоні з зворотним конусом типу ЦОК зі ступенем очищення Е = 0,85. Час роботи джерел виділення 1, 2 і 3 відповідно Т = 400; 700;
250 год / рік.
 

 

Таблиця 1.3 – Джерела викидів заточувальної дільниці





Номер джерела виділення

Джерело виділення

Масове виділення забруднюючих речовин

Заточувальні верстати з діаметром кола (мм)

, (г/с)

, (г/с)

1

100

0,004

0,006

2

250

0,011

0,016

З

400

0,019

0,029

 

Оскільки є три джерела виділення забруднюючих речовин з різними характеристиками кожного виду по 1 одиниці , то для джерела
викидів 1:

 

(г/с), (1.4)

(г/с).

 

Аналогічно визначаються виділення від джерел викидів 2 і 3. У даному прикладі Кмо = 1 і , тому для кожного забруднюючої речовини .

Визначаємо сумарні виділення від джерел викидів до очищення по кожній із забруднюючих речовин:

 

(г/с), (1.5)

(г/с).

 

Масові викиди в атмосферу з урахуванням очищення:

 

= 0,034 (1 - 0,85) = 0,0051 (г/с), (1.6)

= 0,051 (1 - 0,85) = 0,00765 (г/с).

 

Валові викиди забруднюючих речовин до очищення по кожному джерелу викиді розраховуємо за формулою (1.1):

 

1: (т/рік),

(т/рік),

2: (т/рік),

(т/рік),

3: (т/рік),

(т/рік).

 

Сумарні валові виділення забруднюючих речовин:

 

0,00576 + 0,0277 + 0,0171 = 0,0506 (т/рік),

0,00864 + 0,0403 + 0,0261 = 0,0750 (т/ рік).

 

Валові викиди в атмосферу з урахуванням очищення за формулою (1.2):

 

0,0506 (1 - 0,85) = 0,00759 (т/ рік),

0,0750 (1 - 0,85) = 0,0113 (т/ рік).

 

Результати заносимо у табл.1.4.

 

Таблиця 1.4 – Результати розрахунку викидів заточувальної дільниці






Забруднююча речовина

(г/с)

(т/рік)

(г/с)

(т/рік)

Абразивний пил

0,034

0,0506

0,0051

0,00759

Металевий пил

0,051

0,075

0,00765

0,0113

 

Механічна дільниця. Оброблюваний матеріал – сталь. Джерела виділення забруднюючих речовин: 1, 2 – розточувальні верстати N = 15 кВт з охолодженням маслом; 3, 4 – токарні верстати з охолодженням емульсією з вмістом емульсолу 3 ... 10%, N = 11 кВт; 5-9 - фрезерні верстати з охолодженням маслом, N = 7 кВт. Час роботи кожного верстата Т = 2000 год/рік. Викиди в атмосферу здійснюються трьома вентиляторами 2, 3, 4 продуктивністю L = 1,4; 2,2 і 1,4 м3/c відповідно.

Місцеві відсмоктувачі відсутні, тому Кмо = 0. Пилогазоочисні апарати також відсутні: .

Масові виділення парів масла і емульсолу беремо з табл. 1.4.

 

Таблиця 1.5 – Джерела викидів механічної дільниці





Номер джерела виділення, кількість

Джерело виділення

Масове виділення забруднюючих речовин (г / с на 1 кВт потужності верстата)

1, 2 ()

Розточувальні верстати з охолодженням маслом, N = 15 кВт

0,000056

 

3,4 ()

Токарні верстати з охолодженням емульсією, N = 11 кВт

 

5-9 ()

Фрезерні верстати з охолодженням маслом, N = 7 кВт

0,000056

 

Визначаємо сумарні викиди від джерел викидів до очищення по кожній із забруднюючих речовин за формулою (4.2):

 

1, 2: (г/с);

3, 4: (г/с);

5–9: (г/с).

 

Сумарні за джерелами викидів масові викиди забруднюючих речовин:

 

(г/с);

(г/с).

Масовий викид через кожне джерело забруднення атмосфери пропорційний його продуктивності по повітрю :

 

; (1.7)

(1.8)

м3/с.

 

Джерело забруднення атмосфери ДЗА 2:

 

(г/с),

(г/с).

 

Джерело забруднення атмосфери ДЗА 3:

 

(г/с),

(г/с).

 

Джерело забруднення атмосфери ДЗА 4:

 

(г/с),

(г/с).

 

Визначаємо валовий викид в атмосферу кожним джерелом забруднення за формулою (1.3):

 

ДЗА 2, 4: (т/рік);

(т/рік).

ДЗА 3: (т/рік);

(т/рік).

 

Таблиця 1.6 – Результати розрахунку викидів механічної дільниці





Номер джерела забруднення атмосфери

Вид викиду

забруднююча речовина

Масло мінеральне

Емульсол

ДЗА 2

(г/с)

0,00058

(т/рік)

0,00418

ДЗА 3

(г/с)

0,00091

(т/рік)

0,00655

ДЗА 4

(г/с)

0,00058

(т/рік)

0,00418

 

На ділянці шліфування є сім верстатів, підключених до місцевої витяжної вентиляції з викидом повітря в атмосферу через джерело забруднення ДЗА 5. Перед викидом повітря очищається від пилу в пилогазоочисного апараті – циклоні типу ЦЛП зі ступенем очищення 90%. Коефіцієнт ефективності місцевих відсмоктувачів Кмо=0,95. Невидалені місцевими відсмоктувачами забруднюючі речовини видаляються з приміщення двома даховими вентиляторами однаковою продуктивності – ДЗА 6, 7. Марки верстатів наведені в таблиці. Час роботи усіх верстатів Т = 2100 год/рік. Оброблюваний матеріал - сталь. Масові виділення абразивного та металевого пилу від ДВ 1-7 беремо з табл.1.1. ДВ 1-5 працюють з охолодженням емульсією.

 

 

Таблиця 1.7 – Джерела викидів шліфувальної дільниці






Номер джерела викидів, кількість

Джерело викидів

Масове виділення забруднюючих речовин (г/с)

ДВ 1, 2, 3 ()

Кругло-шліфувальний верстат з діаметром кола 400 мм, з охолодженням емульсією

N =7 кВт

0,020,1

0,03 0,1

0,05

ДВ 4, 5 ()

Плоско-шліфувальний верстат з діаметром круга 250 мм, з охолодженням емульсією

N =10 кВт

0,016- 0,1

0,026 0,1

0,05

ДВ 6, 7 ()

Внутрішньо-шліфувальний верстат з діаметром круга

20 ... 50 мм без охолодження, N = 6 кВт

0,005

0,008

-

 

Визначаємо масові викиди забруднюючих речовин по групах джерел виділень з однаковими характеристиками ДЗА 5 за формулою (1.1):

ДВ 1-3: = 0,002 · 3 · 0,95 = 0,0057 (г/с),

= 0,003 · 3 · 0,95 = 0,00855 (г/с),

= (0,05 · 7) · 3 · 0,95 = 0,998 (г/с);

ДВ 4, 5: = 0,0016 · 0,95 = 0,00304 (г/с),

= 0,0026 · 2 · 0,95 = 0,00494 (г/с),

= (0,05 · · 10) · 2 · 0,95 = 0,95 · 10-5 (г/с);

ДВ 6, 7: = 0,005 · 2 · 0,95 = 0,0095 (г/с),

= 0,008 · 2 · 0.95 = 0,0152 (г/с).

 

Визначаємо масові викиди по ДЗА 5 для всіх джерел виділення:

 

= 0,0057 + 0,00304 + 0,0095 = 0,0182 (г/с),

= 0,00855 + 0,00494 + 0,0152 = 0,0287 (г/с),

= 0,998 · 105 + 0,95 · 105 = 1,95 · 10-5(г/с).

 

Визначаємо масові викиди ДЗА 5 з урахуванням очищення за формулою (4.2):

 

= 0,0057 + 0,00304 + 0,0095 = 0,0182 (г/с),

= 0,00855 + 0,00494 + 0,0152 = 0,0287 (г/с),

= 0,998 · 10-5 + 0,95 · 10-5 = 1,95 · 10-5 (г/с).

= 0,0182 · (1 - 0,9) = 0,00182 (г/с),

= 0,0287 · (1 - 0,9) = 0,00287 (г/с),

= 1,95 · 10-5 (г/с).

.

Визначаємо валові викиди для ДЗА 5 для всіх джерел викидів:

 

= 0,0036 · 2100 · 0,0182 = 0,138 (т/рік),

= 0,0036 · 2100 · 0,0287 = 0,217 (т/ рік),

= 0,0036 · 2100 · 1,95 · 105 = 0,000147 (т/ рік).

 

Визначаємо валові викиди по ДЗА 5 з урахуванням очищення за формулою (4.3):

= 0,138 · (1 - 0,9) = 0,0138 (т/рік),

= 0,217 · (1 - 0,9) = 0,0217 (т/ рік),

= 0,000147 т/ рік.

 

Визначаємо масові викиди по групам джерел викидів, невловлені місцевими відсосами, що потрапляють у ДЗА 6, 7. Оскільки пилогазоочисні апарати на них не встановлено, то (за формулою 1.3):

 

ДВ 1-3: = 0,002 · 3 · (1 - 0,95) = 0,0003 (г/с);

= 0,003 · 3 · (1 - 0,95) = 0,00045 (г/с);

= (0,05 · 10-5 · 7) · 3 · (1 - 0,95) = 0,0525 · 10-5 (г/с);

ДВ 4, 5: = 0,0016 · 2 · (1 - 0,95) = 0,00016 (г/с);

= 0,0026 · 2 · (1 - 0,95) = 0,00026 (г/с);

= (0,05 · 10-5 · 10) · 2 · (1 - 0,95) = 0,05 · 10-5 (г/с);

ДВ 6, 7: = 0,005 · 2 · (1 - 0,95) = 0,0005 (г/с);

= 0,008 · 2 · (1 - 0,95) = 0,0008 (г/с).

 

Визначаємо сумарні масові викиди від усіх джерел у ДЗА 6,7:

 

= 0,0003 + 0,00016 + 0,0005 = 0,00096 (г/с);

= 0,00045 + 0,00026 + 0,0008 = 0,00151 (г/с);

= 0,0525 · 10 -5 +0,05 · 10 5 = 0,103 · 10-5 (г/с).

 

Визначаємо масові викиди по кажному ДЗА 6, 7:

 

0,00096/2 = 0,00048 (г/с); (1.9)

0,00151/2 = 0,000755 (г/с);

= 0,103 · 10-5/2 = 0,0515 · 10-5 (г/с).

 

Визначаємо валові викиди по кожному ДЗА 6, 7 (за формулою 1.3):

 

= 0,0036 · 2100 · 0,00048 = 0,00363 (т/ рік),

= 0,0036 · 2100 · 0,000755 = 0,00571 (т/ рік),

= 0,0036 · 2100 · 0,0515 · 10-5 = 0,389 · 10-5 (т/ рік).

 

Таблиця 1.8 – Результати розрахунку викидів шліфувальної дільниці






Номер джерела забруднення атмосфери

Вид викиду

Забруднююча речовина

Пил абразивний

Пил металевий

Емульсол

ДЗА 5

(г/с)

0,0182

0,0287

1,95 • 10-5

(т/рік)

0,138

0,217

0,000147

(г/с)

0,00182

0,00287

1,95 • 10-5

(т/рік)

0,0138

0,0217

0,000147

ДЗА 6, ДЗА 7

(г/с)

0,00048

0,000755

0,0515 • 10-5

(т/рік)

0,00363

0,00571

0,389 • 10-5

 

 

1.3 Математичне моделювання приземних концентрацій забруднюючих речовин

 

Вихідними параметрами для моделювання процесів розсіювання забруднюючих речовин в атмосферному повітрі є:

підприємство, розташоване на рівній відкритій поверхні в м. Вінниця. Об’єкт має одну димову трубу висотою (Н) 16,5 метра, діаметр труби (D) = 0,7 метра. Швидкість виходу пило-газової суміщі з труби (V) складає 0,9м3/с. Температура пило-газової суміші Тг=25,0°С, температура навколишнього середовища Тп = 25°С.

Викиди забруднюючих речовин а атмосферне повітря від даного підприємства:

пил (абразивний та металевий пил) – 0,0593 г/с.

аерозоль (масло мінеральне та емульсол) 0,00207 г/с.

Концентрація забруднюючих речовин в повітрі навколо підприємств, що являються джерелами викидів залежить від впливу багатьох факторів, які її визначають. До таких факторів відносяться:

- висота труби (Н), з якої здійснюється викид забруднюючих речовин – чим вища труба, тим краще забруднювачі розсіюються в повітрі;

- діаметр труби (D) – із збільшенням діаметра труби збільшується кількість забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу;

- кількість труб для здійснення викидів на одному підприємстві;

- швидкість викиду газоповітряної суміші;

- температура газоповітряної суміші, що викидається;

- температура навколишнього середовища;

- постійність або періодичність здійснення викидів в атмосферу;

- швидкість та напрям вітру – при високій турбулентності повітря краще перемішується і забруднюючі речовини розсіюються;

- метеорологічні умови;

- особливості рельєфу;

- наявність або відсутність забудови території, на якій знаходиться джерело забруднення;

- відстань від джерела забруднення.

Враховуючи всі ці фактори розроблені певні математичні моделі для розрахунку забруднення атмосферного повітря. Деякі з них виключають або приймають за сталі значення певних факторів, тим самим спрощуючи модель, але ці спрощення можуть бути дійсними лише для певних заданих умов і моменту часу. Фактори, від яких залежить шукана величина і є обмежуючими факторами.

Математичне моделювання та прогнозування стану атмосферного повітря за вмістом забруднюючих речовин у відповідності до методики ОНД 86 є досить простим. Воно дає змогу проводити обчислення як «вручну», так і за допомогою пакетів прикладних програм, що автоматизують розрахунок. Розрахунок проводиться в програмному середовищі Mathcad, яке дозволяє автоматизовано проводити обчислення та виводити графіки залежностей концентрації забруднюючих речовин в повітрі від відстані до джерела здійснення викиду [9].

Алгоритм розрахунок максимального значення приземної концентрації шкідливої речовини С1 (мг/м3) при викиді газоповітряної суміші з одиночного джерела на відстані х1 (м) від джерела.

Вхідні дані: А = 200; F =1; Н = 16,5 м; М = 0,00207 г/с, D = 0,7 м, Т = 85°С, = 1, V1 = 0,9 м3/с, = 0,5.

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С1 (мг/м3) при викиді газоповітряної суміші з одиночного джерела на відстані х1 (м) від джерела:

 

, (1.10)

 

Н, м – висота джерела викиду над рівнем землі;

А – коефіцієнт, який залежить від температурної стратифікації атмосфери;

М, г/с – маса забруднюючої речовини, що викидається в атмосферу за одиницю часу;

F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферне повітря;

m, n – коефіцієнти, які враховують умови викиду газоповітряно суміші з устя джерела викиду;

V, м3/с – витрата газоповітряної суміші;

ТºС – температура газоповітряної суміші, що виходить з устя джерела викиду;

D, м – діаметр устя джерела викиду.

Значення коефіцієнтів m, n визначаються в залежності від параметрів f, n1, n2, f0:

 

, (1.11)

 

w0 середня швидкість виходу газоповітряної суміші із отвору джерела викиду.

 

. (1.12)

 

Значення v2

, (1.13)

.

 

, (1.14)

.

 

 

Коефіцієнт m при < 100

 

, (1.15)

.

 

Коефіцієнт n при f < 100 при 0,5 ≤ v1 < 2

 

, (1.16)

.

 

Безрозмірний коефіцієнт d при < 100 і < 0,5:

 

, (1.17)

= 5,75.

 

Відстань від джерела викиду, при якому досягається концентрація С1

 

, (1.18)

= 94,869.

 

Значення небезпечної швидкості вітру u1, м/с

, (1.19)

.

 

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С1 (мг/м3)

 

С1 = 0,345

 

Графік залежності концентрації в приземному шарі атмосфери на відстані х1 від джерела викиду наведено на рисунку 1.1.



С, мг/м3

 

L, м

 

Рисунок 1.1 – Графік залежності концентрації забруднюючої речовини в приземному шарі атмосфери на відстані х1 від джерела викиду

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ПРИРОДООХОРОННІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРИ МЕХАНІЧНІЙ ОБРОБЦІ МЕТАЛІВ

 

Видалення пиловидних частинок з газових потоків з викорис­танням сили ваги, інерційних і, зокрема, відцентрових сил інко­ли (частіше всього в зарубіжній літературі) називають механіч­ним способом осадження пилу.

Осадження в полі сили ваги (гравітації) застосовують для грубого очищення запилених газів від частинок розміром 30....100 мкм і більше, інерційне осадження – для видалення частинок розміром 25...30 мкм, а відцентрове – для видалення ще більш дрібних (до 5 мкм) частинок.

Основним принципом роботи сухих інерційних пиловловлюва­чів є виведення пилових частинок з газопилового потоку шляхом осадження ча­стинок під дією сили ваги. За цим принципом працюють всі апарати сухого інерційного обезпилювання газів: пилоосаджувальні камери, жалюзійні апарати, циклони в одиночному і груповому виконанні, батарейні циклони, прямоточні циклони, інерційні пиловловлювачі, вихрові пиловловлювачі, димососи-пиловловлювачі.

Циклонні апарати завдяки дешевизні та простоті будови і обслуговування, порівняно невеликому опору і високій продук­тивності є най- розповсюдженішим типом сухого меха­нічного пиловловлювача.

Циклонні пиловловлювачі мають такі переваги:

- відсутність рухомих частин в апараті;

- надійне функціонування при температурах газів майже до 500°С без будь-яких конструктивних змін (якщо передбачається використання більш високих температур, то апарати можна виготовляти із спеціальних матеріалів);

- можливість вловлювання абразивних матеріалів при захисті внут-рішньої поверхні циклонів спеціальним покриттям;

- пил вловлюється в сухому виді;

- гідравлічний опір апаратів майже постійний;

- апарати успішно працюють при високих тисках газів;

- пиловловлювачі надто прості у виготовленні;

- зростання запиленості газів не приводить до зниження фракційної ефективності очищення.

Правильно запроектовані циклони можуть експлуатуватися надійно на протязі багатьох років.

Разом з тим необхідно мати на увазі, що гідравлічний опір високо-ефективних циклонів досягає 1250....1500 Па, тому частинки розміром менше 5 мкм вловлювати циклонами погано.

На рис. 2.1 наведене схематичне зображення потоків повіт­ря в циклоні. Запилене повітря з великою швидкістю вводиться тангенціально в апарат. Сформований тут обертовий потік спус­кається кільцевим просто-ром (утвореним циліндричною частиною циклона і вихлопною трубою) в його конічну частину, а потім, продовжуючи обертатися, виходить через вихлопну трубу. Час­тинки, маса яких достатньо велика, відділяються від потоку, до­сягають стінок циклона і під дією гравітаційних сил та захоплювальної дії осьової течії опускаються в бункер циклона. Чим більші частинки, завислі в потоці, і чим інтенсивніший (у відомих ме­жах) обертовий рух, тим ефективніше очищається газ.

 

Рисунок 2.1 – Схема циклону:

1 – вхідний патрубок; 2 – вихлопна труба; 3 – корпус;

4 – пилоосаджувальний бункер; 5 – пиловий затвор

 

За конструктивним виконанням циклони відзначаються вели­кою різ­новидністю влаштування підводу запиленого газу (танген­ціальний, танген-ціальний похилий, спіральний, осьовий з нап­равлювальним апаратом) і самого корпусу (циліндричний, перехідний в конус, з переважно розвинутою конічною частиною, конічний, з розширеною конічною частиною, з подвійною стінкою).

Всі практичні задачі щодо очищення газів від пилу з успіхом вирі­шуються циліндричними (ЦН-11, ЦН-І5, ЦН-І5У, ЦН-24) і ко­нічними (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М і СДК-ЦН-33) циклонами НДІОГАЗУ (держав-ний науково-дослідний інститут з промислового і санітарного очищення газів). Конструктивні схеми циліндричних і конічних циклонів НДІОГАЗ наведені відповідно на рис. 2.2.

 

Рисунок 2.2 – Конструктивні схеми циклонів:

а) циліндричний; б) конічний

 

Максимальне розрідження (тиск) газів, які поступають в циклони, не повинно перевищувати 2500 Па. Температура газів для уникнення конден­сації парів рідини вибирається на 30...50°С вищою температури точки роси, а за умовами міцності конструкції не вище 400° С. Продуктивність циклона залежить від його діа­метра, збільшуючись зі зростанням остан­нього. Ефективність очи­щення циклонів серії ЦН зменшується зі збіль­шенням кута входу в циклон. Циліндричні циклони серії ЦН рекоменду­ється використо­вувати для попереднього очищення газів і встановлювати перед фільтрами чи електрофільтрами.

Конічні циклони серії СК типу СДК-ЦН-33 і СК-ЦН-34 відрізня­ються від циліндричних циклонів більшим опором, значно біль­шою ефек­тивністю і, в деяких випадках, можуть забезпечити необ­хідне очищення викидів, замінивши більш складні в експлуатації мокрі пиловловлювачі. Зовнішньо ці циклони відрізняються від циліндричних більш видовженою конічною частиною, спіральним вхідним патрубком і меншим діаметром вихлопної труби.

 

3 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

 

3.1 Розрахунок пиловлювача для очищення повітря

 

1. При шліфуванні виділяється металевий і абразивний пил, концентрація якого С' = 1 г/м3, медіанний діаметр частинок d = 25 мкм, густина частинок ρч = 4000 кг/м3 [9, 10].

Об’єм повітря, яке необхідно очистити від одного верстата Q1 = 5000 м3/год. (там же). Тоді загальна кількість очищу­ваного повітря буде рівна

3/год). (3.1)

2. Для очищення повітря проектуємо циклон СК-ЦН-34, який працює при розрідженні Р' = 2000 Па. Оптимальна швидкість повітря в циклоні υопт = 1,7 м/с (табл. 2.5).

3. Знаходимо густину ρ і динамічну в’язкість повітря при робочих умовах:

(кг/м3); (3.2)

() (3.3)

де Т0 – абсолютна температура, К;

Р0 – нормальний атмосферний тиск, Па;

Т, Р температура і тиск газів при робочих умовах, відпо­відно К, Па; ρ0 густина газів (повітря) при нормальних умовах (дода­ток Д);

μ0 – динамічна в’язкість газів при нормальних умовах (додаток Д);

С – константа (додаток Д).

4. Визначаємо необхідну площу перерізу циклону

2). (3.4)

5. Знаходимо діаметр циклону

(м). (3.5)

Вибираємо циклон діаметром 1,8 м.

 

6. Визначаємо дійсну швидкість повітря в циклоні

(м/с), (3.6)

де N – число циклонів.

Відхилення від оптимальної швидкості складає:

, (3.7)

тобто знаходиться в межах допустимого (±15%).

7. Знаходимо коефіцієнт гідравлічного опору циклону

1138,5(), (3.8)

де - коефіцієнти, вибрані з таблиць 2,7; 2,8; 2,9.

8. Втрати тиску в циклоні будуть рівні

(Па) (3.9)

тобто знаходяться в межах допустимих (табл. 2.1).

9. Значення медіанної тонкості очищення знаходимо за формулою

(мм) . (3.10)

де – медіанна тонкість очищення типового циклону при таких параметрах (табл. 2.5): Dt = 0,6 м; = 1930 кг/м3; µt= 22,2·10-6 Па · с; .

10. Знаходимо параметр

(3.11)

 

де - ступінь полідисперсності пилу типового циклону;

ступінь полідисперсності дійсного пилу.

11. За додатком А знаходимо F(x) = 0,924. Тоді ефектив­ність очищення буде рівна:

(3.12)

Таким чином фактична ефективність очищення більша заданої

96,2 > 95%

12. Знаходимо конструктивні розміри запроектованого циклону діаметром D = 1800 мм (табл. 2.3);

- висота циліндричної частини Hц і висота заглиблення вихлоп­ної труби hТ

(мм); (3.13)

(мм); (3.14)

- висота конічної частини

(мм); (3.15)

- внутрішній діаметр вихлопної труби

(мм); (3.16)

- ширина вхідного патрубка

(мм); (3.17)

- висота зовнішньої частини вихлопної труби

(мм); (3.18)

- висота фланця

(мм); (3.19)

- довжина вхідного патрубка

(мм); (3.20)

- висота вхідного патрубка

(мм); (3.21)

- поточний радіус равлика

(мм). (3.22)

 

3.2 Розрахунок і вибір електрофільтрів

 

Вибрати газоочисний апарат для вловлювання пилу у відхідних газах при таких даних: вміст твердих частинок в газі при нормальних умовах С'=20 г/м3; розрідження в системі Р = 1500 Па; витрати газу QН = 15 м3/с; температура газу t = 150°С; динамічна в’язкість при 150ОС = 22,5∙10-6 Па∙с; ступінь очищення не нижче = 95% [10].

Фракційний склад пилу:

 










d, мкм

0,5

1

5

8

10

15

20

30

0,02

0,03

0,08

0,10

0,15

0,12

0,30

0,20

 

1. При великому вмістові (13%) частинок з розмірами 0...5 мкм і необхідному ступеню очищення (0,95) попередньо вибираємо пиловлов­лювач класу електрофільтра.

2. При робочій температурі об’ємні витрати газу

3/с). (3.24)

3. Площа перерізу активної зони для прийнятої (V = 0,8 м/с) швидкості газу

2). (3.25)

де Кз коефіцієнт запасу, приймається рівним 1,1.

4. Згідно даних табл. 4.1 таку площу можуть забезпечити оди­ночні фі­льтри УГ 2-3-37, ЕГА 1-20-7,6-6-2, або вертикальний фільтр УВ-2хІ6.

Для визначення оптимального варіанту розраховуємо витрати електро­енергії для кожного фільтра, використовуючи значення питомих витрат електроенергії з табл. 4.1. Тоді: для електрофільтра УГ-2-3-37

(кВт). (3.26)

для електрофільтра ЕГА 1-20-7,5-6-2

(кВт). (3.27)

для електрофільтра УВ-2хІ6

(кВт). (3.28)

5. З трьох апаратів за мінімальними енергозатратами вибираємо пило­вловлювач УВ-2хІ6 з такими параметрами: L = 7,4 м; B = 0,275 м; l = 0,25 м і R1 = 0,0015 м. Напруга на електродах U = 60 кВ.

6. Відносна густина газу

(3.29)

7. Критична напруженість поля

(В/м). (3.30)

6. Критична напруга корони буде рівна

(В). (3.31)

9. Лінійна густина струму корони при

(3.32)

І К = 2,1∙10-4 м2/(В∙с) табличне значення для сухого повітря

(3.33)

(А/м).

10. Напруженість електричного поля

(3.34)

(В/м).

11. Швидкість дрейфу частинок з розмірами 2...50 мкм визначаємо за формулою

. (3.35)

12. Швидкість дрейфу частинок з розмірами 0,1...2 мкм

. (3.36)

13. Для частинок різного радіуса, швидкість дрейфу Vч, м/с буде рівна

 





V0,5ч

V1ч

V5ч

V8ч

0,945∙10-2

1,62∙10-2

6,75∙10-2

10,8∙10-2

V10ч

V15ч

V20ч

V30ч

13,5∙10-2

20,25∙10-2

27∙10-2

40,5∙10-2

 

14. Для визначення ступеню очищення знаходимо коефіцієнт , що ха­рактеризує геометричні розміри апарата і швидкість газу в ньому

. (3.37)

15. Знаходимо фракційні ступені очищення за формулою

. (3.38)

і зводимо дані в таблицю

 









0,468

0,663

0,988

0,999

0,999

0,999

0,999

0,999

 

16. Загальна ефективність очищення газів буде рівна (величини в %):

Так, як фактична ефективність очищення більша необхідної (97,74 > 95), то вибраний газоочисний апарат відповідає вимогам до очищення га­зів.

 

3.3 Розрахунок магнітного фільтра

 

Розрахувати фільтр-осаджувач першої групи для магнітофільтраційного очищення газів об’ємом Q = 15 м3/год при швидкості V = 5…7 см/с (250 м/год) і температурі t = 100 °С.

1. Приймаємо:

- напруженість намагнічувального поля Н = 70 кА/м;

- довжина насадки (котушки) L = 1 м;

- провід котушки мідний, поперечним перерізом Sпр = 10 мм2;

- коефіцієнт, який враховує заповнення проводом вікна котушки, Ко = 0,5;

- густина струму jc = 2 А/мм2.

2. Знаходимо питомий опір проводу при робочій температурі

(3.39)

де ρoпитомий опір міді при t = 0°С;

α – температурний коефіцієнт опору (для чистих металів α = 1/273).

3. Визначаємо намагнічувальну силу котушки

, (3.40)

4. Площа вікна намотування буде рівна

. (3.41)

5. Розраховуємо кількість витків котушки

(3.42)

6. Внутрішній діаметр соленоїда знаходимо з найдоцільнішого критерію L/D ≥ 2...3. Тобто

(3.43)

Приймаємо D = 0,48 м = 480 мм

7. Зовнішній діаметр соленоїда буде рівний

. (3.44)

8. Визначаємо параметр об’єму котушки

.(3.45)

9. Знаходимо довжину проводу котушки

. (3.46)

10. Опір котушки буде рівний

. (3.47)

11. Знаходимо величину напруги

(3.48)

12. Потужність котушки буде рівна

(3.49)

13. Знаходимо масу котушки

, (3.50)

де γпр – густина матеріалу проводу.

ВИСНОВКИ

 

Досліджено основні технологічні процеси механічної обробки металів, та їх вплив на довкілля. На основі відомих питомих показників виділення пилу з різних видів устаткування основного технологічного обладнання при механічній обробці металів без охолодження розраховано оцінено викиди у атмосферу на різних ділянках цеху механічної обробки металів. Так на заточувальній дільниці працює три верстата. Всі три джерела викидів об’єднані в одну систему місцевої витяжної вентиляції і викидають забруднене повітря в атмосферу через трубу джерела забруднення атмосфери з допомогою вентиляційного агрегату. Перед викидом в атмосферу повітряний потік очищується в пилогазоочисному апараті – циклоні. У результаті отримано на виході циклона у атмосферу із заточувальної дільниці потрапляє 11,3 кг металевого на 7,6 кг абразивного пилу на рік. На другій дільниці розміщено два розточувальні, два токарні та п’ять фрезерних верстатів з охолодженням емульсією та маслом. У результаті розрахунків отримано що верстати дають приблизно по 4,2 кг викидів на рік у вигляді масляного аерозолю. На третій дільниці шліфування є сім верстатів. Перед викидом повітря очищається від пилу в пилогазоочисного апараті – циклоні. У результаті розрахунків отримано викиди на виходів циклона 21,7 кг металевого на 1,8 кг абразивного пилу на рік, а також незначну кількість аерозолю змащувального емульсолу. За методикою ОНД-86 здійснено математичне моделювання концентрації забруднюючої речовини в приземному шарі атмосфери на відстані від джерела викиду.

Видалення забруднюючих речовин пилу та аерозолю з повітря цеху механічної обробки металів здійснюється за допомогою пило газоочисного апарата циклона, основні конструкції якого проаналізовані. Циклонні апарати завдяки дешевизні та простоті будови і обслуговування, порівняно невеликому опору і високій продук­тивності є найрозповсюдженішим типом сухого меха­нічного пиловловлювача.

У розрахунковій частині здійснено розрахунок пиловлювача циклона для очищення повітря. Розраховано геометричні параметри циклона, що забезпечує ефективність очищення не менше 95%. Більшу ступінь очищення газів від пилу можливо отримати у електромеханічних фільтрах 97,74 %.

Видалення з повітря цеху механічної обробки металів металевого пилу здійснюється магнітним фільтром з довжиною насадки (котушки) L = 1 м та напруженістю намагнічувального поля Н = 70 кА/м, який повністю видаляє металевий пил. Інші види пилу (абразивний, повстяний) більш ефективно видаляються електростатичним фільтром.

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

 

  1. Прейс Г. А. Технология конструкционных материалов – К.: Высшая школа, 1991. – 391с.

  2. Никифоров В.М. Технологія металів і конструкційні матеріали – К.: Вища школа, 1984.

  3. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны – М.: Министерство здравоохранения СССР, Всесоюзный Совет Профиссиональных Союзов, 1988. - 46с.

  4. Смирнов В. О., Білецький В. С. Фізичні та хімічні основи виробництва. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2005.

  5. ГОСТ 12.3.025-80. Обработка металлов резанием. Требования безопасности – М.: ССБТ, 1988. - 45 с.

  6. Каталог. Нормы предельно допустимых концентраций вредных примесей в атмосферном воздухе: В 2 ч. - К.: МОЗ Украины, Украинский Центр Государственного санитарно-эпидемиологического контроля, 1996. - Ч. 1. - 23 с.; Ч. 2. - 24 с.

  7. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны. – М.: Министерсво здравоохранения СССР, Всесоюзный Совет Професиональных Союзов, 1988. – 46 с.

  8. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при механической обработке металлов (по величинам удельных выделений). – Санкт-Петербург: НИИ АТМОСФЕРА. – 2006.

  9. Квашин И. М. Промышленные выбросы в атмосферу. Инженерные расчеты и инвентаризация. – М.: АВОК, 2005. – 390 с.

  10. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. – М.: Издательство стандартов, 1978. – 35 с.

 

Скачати

Види навчальних матеріалів: 
Оцінка: 
0
No votes yet