Проектирование литейного цеха по выплавляемым моделям

Самочувствие рабочего во многом зависят от состояния окружающей среды и прежде всего от изменения температуры, влажности, скорости движения воздуха, атмосферного давления, теплового излучения.

Улучшения труда на рабочих местах улучшают за счет механизации и автоматизации технологических процессов, обеспечения необходимого воздухообмена в производственных помещениях, изоляции опасных и пылящих процессов, применение индивидуальных защитных средств и т.д.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязнённого воздуха и подачу на его место свежего. В зависимости от способа создания воздухообмена вентиляция может быть местной и общеобменной.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всём объёме рабочей зоны помещений. С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах.

Расчёт потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят, исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты и влаги.

При определении потребного воздухообмена для борьбы с теплоизбытками составляют баланс явной теплоты помещения. Без учёта наличия в производственном помещении местных отсосов уравнение теплового баланса принимает вид:

, (5.1)

где Q_изб - избытки явной теплоты всего помещения, кВт;

и - теплосодержание приточного и удаляемого воздуха, кВт;

С_р - удельная теплоёмкость воздуха, кДж*(кг*С)^-1;

t_пр и t_ух - температура приточного и уходящего воздуха,С.

Температура удаляемого из помещения воздуха:

, (5.2)

где t_рз - температура воздуха в рабочей зоне, С;

а - градиент температуры по высоте помещения, С*м^-1 (а = 0,5 С*м-¹);

Н - расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м.

Для конкретного случая Н=3, t_рз = 20 С, тогда

С,

, (5.3)

где Q₁ - тепловыделения в производственное помещение от оборудования, приводимого в движение электродвигателями, определяются по формуле:

, (5.4)

Где N - установочная мощность электродвигателей, кВт;

₁, ₂, ₃, ₄ - коэффициенты, характеризующие конкретные режимы работы оборудования, для приближенного расчёта произведение коэффициентов можно принять 0,25 [ ].

Q₂ - тепловыделения от искусственного освещения, рассчитываются по формуле:

, (5.5)

где N - расходуемая мощность светильников, кВт;

Q_всп. - тепловыделения от различного вспомогательного цехового оборудования;

Q_чел. - выделения тепла работающими в цехе людьми.

Исходя из баланса явной теплоты помещения определяют необходимый воздухообмен (L, м³*ч^-1) для ассимиляции теплоизбытков:

, (5.6)

где_пр - плотность приточного воздуха, кг*м^-3.

Вт,

Q₂ найдём из условия, что на каждый м² площади цеха приходится 10 Вт мощности светильников, т.е. удельная мощность производственного освещения р = 10 Вт*м^-2. Отсюда:

кВт,

 Вт,

Q_всп. принимаем 2500 Вт;

, (5.7)

где n - количество работающих на участке людей (n = 22);

P_уд -количество тепла, кВт, выделяемое за 1 час одним человеком (в среднем P_уд.=0,1кВт);

Тогда

Вт, Вт,

Удельная теплоёмкость воздуха С_р = 1 кДж*(кг*С)^-1; плотность приточного воздуха _пр=1,2 кг/м³. Температура приточного воздуха t_пр = 18 С.

По этим данным можно определить потребный воздухообмен для удаления избыточного тепла:

м³/ч,

Кратность воздухообмена при этом

,

где м³, - объём производственного помещения.

При правильно организованной вентиляции k_в значительно больше единицы, т.е. можно считать, что данный расчёт произведён корректно.

Необходимый воздухообмен для удаления избыточной влаги находят исходя из материального баланса по влаге и при отсутствии в производственном помещении местных отсосов определяют по формуле:

, (5.8)

где G_вп - количество водяного пара, выделяющегося в помещение, г/ч;

_пр - плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м³ (_пр = 1,2 кг/м³);

d_ух - допустимое содержание водяного пара в помещении при нормативной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг;

d_пр - влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

, (5.9)

где G_обор - количество водяного пара, выделяющегося за 1 час при работе оборудования;

G_чел - выделение влаги работающими в цехе людьми.

, (5.10)

Где m_уд = 150 (г/ч) кВт - удельное выделение водяного пара металлорежущим оборудованием, использующим СОЖ;

n - количество единиц оборудования;

N -мощность главного привода соответствующего оборудования.

г/ч,

, (5.11)

Где m_уд.чел - выделение влаги одним человеком за 1 час работы (в среднем 50 г);

n - количество работающих в цехе людей, n = 25.

г/ч, г/ч,

d_пр = 7,3 г/кг - при t = 20 C и относительной влажности воздуха 50%;

d_ух = 14,6 г/кг - при той же температуре и относительной влажности воздуха 100%.

Необходимая величина воздухообмена для удаления лишней влаги:

м³/ч,

При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, необходимый воздухообмен принимают по наибольшему количеству воздуха, полученному в расчетах для каждого вида производственных выделений. Проведённые расчёты показывают, что наиболее интенсивный воздухообмен требуется для удаления излишков тепла из помещения (L_треб = 2670 м³/ч).

5.3 Методы контроля и приборы для измерения концентрации пыле- и газообразных примесей в атмосфере

литейный керамический сплав химический

При решении задач, связанных с охраной окружающей среды, приоритет отдается тому комплексу мероприятий, который обеспечивает наибольшее ограничение или полное прекращение поступления во внешнюю среду неблагоприятного фактора (физического, химического). При рассмотрении мероприятий по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха можно выделить следующие три группы:

1) технические мероприятия;

2) санитарно-технические мероприятия;

3) планировочные мероприятия.

Газообразные промышленные отходы включают в себя:

- не вступившие в реакции газы (компоненты) исходного сырья; газообразные продукты;

- отработанный воздух окислительных процессов;

- сжатый (компрессорный) воздух для транспортировки порошковых материалов, для сушки, нагрева, охлаждения и регенерации катализаторов;

- индивидуальные газы (аммиак, водород, диоксид серы и др.);

- смеси нескольких компонентов (азотоводородная смесь, аммиачно-воздушная смесь, смесь диоксида серы и фосгена);

Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические приемы.

В настоящее время методы очистки запыленных газов классифицируют на следующие группы:

1) «Сухие» механические пылеуловители.

2) Пористые фильтры.

3) Электрофильтры.

4) «Мокрые» пылеулавливающие аппараты.

Механические («сухие») пылеуловители условно делятся на три группы:

1) пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы).

2) инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции.

3) циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.

Для очистки запыленных газов все большее распространение получает на последних ступенях сухая очистка рукавными фильтрами. Степень очистки газов в них при соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9%.

Классификация рукавных фильтров возможна по следующим признакам:

- форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные, рамные);

- месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением);

- способу регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с импульсной продувкой и др.);

- наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные, цилиндрические, открытые (бескамерные);

- числу секций в установке (однокамерные и многокамерные);

- виду используемой ткани (например, стеклотканевые).

В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных волокон (хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон (нитроновые, лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани. Наиболее распространены лавсан, терилен, дакрон, нитрон, орлон, оксалон, сульфон. Последние два материала представляют полиамидную группу волокон, обладающих термостойкостью при температуре 250-280 °С. Для фильтровальных тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые материалы - фетры, изготовленные свойлачиванием шерсти и синтетических волокон.

Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр, который состоит из ряда рукавов, заключенных в герметически закрытый корпус. Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в рукава, заглушенные сверху, проникает сквозь ткань рукавов и удаляется из корпуса через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли с помощью специального встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров является значительный подсос воздуха через неплотности (10-15% от объема поступающего на очистку воздуха).

Нагнетательный рукавный фильтр работает следующим образом. Воздух под давлением поступает в верхнюю распределительную коробку и затем в матерчатые вертикальные рукава. Пройдя через рукава и оставив на их внутренней поверхности пыль, очищенный воздух выходит в атмосферу (помещение). Подвижная рама с проволочной сеткой при подъеме и опускании сжимает рукава в поперечном сечении, благодаря чему пыль сбрасывается в пылесборник и удаляется винтовым конвейером. Недостатком таких фильтров является неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.

В промышленности в настоящее время применяются следующие тканевые фильтры:

1) с импульсной продувкой каждого каркасного рукава. Регенерация осуществляется под действием импульсов сжатого воздуха и без отключения секций;

2) с комбинированным устройством регенерации - механическим встряхиванием и обратной посекционной продувкой.

3) с обратной посекционной продувкой.

4) с регенерацией механическим встряхиванием. Регенерация рукавов осуществляется вручную или с помощью электромеханического устройства.

Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Лопав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере.

Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки используются для улавливания летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях.

При очистке газов от частиц пыли и для переработки газообразных отходов с целью извлечения из них полезных компонентов или их обезвреживания успешно применяются методы и оборудование, основанные на принципах мокрого пылеулавливания.

Целесообразно сочетание сухой и последующей мокрой очистки, которая в свою очередь может сочетаться с адсорбционной доочисткой. Развитая поверхность контакта фаз способствует увеличению эффективности пылеулавливания. В промышленности используют мокрые пылеуловители (промыватели) капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, механического и ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (трубы Вентури и другие инжекторы).

Необходимо стремиться к созданию мокрых промывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низких расходах воды.

Эффективность очистки пыли зависит от размеров улавливаемых частиц и от других свойств пыли. Необходимость концентрирования системы жидкость - твердое тело с возвратом очищенной воды на пылеулавливание, накопление в орошаемой жидкости растворимых компонентов пыли усложняет систему мокрого пылеулавливания. В общем виде процесс улавливания пыли мокрым методом представляется как перенос твердой фазы из газовой среды в жидкую и удаление последней из аппарата вместе с твердой фазой.

В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно разделить на:

1) улавливание в объеме (слое) жидкости;

2) улавливание пленками жидкости;

3) улавливание распыленной жидкостью в объеме газа.

При объемно-жидкостном способе поток запыленного газа пропускают через определенный объем жидкости. Для этой цели используют пенные пылеуловители с провальными тарелками или тарельчатые скрубберы, эффективность которых может достигать 90-95%.

Улавливание пыли пленками жидкости характеризуется тем, что контакт газа и жидкости происходит на границе двух сред без перемешивания. Захват (собственно улавливание) твердых частиц тонкими пленками жидкости происходит на поверхностях конструктивных элементов. К этой группе устройств относятся скрубберы с насадкой, мокрые циклоны, ротоклоны и т.п.

Улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошающая жидкость вводится в запыленный объем (поток) газа в распыленном или дисперсном виде. Распыление орошающей жидкости производится с помощью форсунок под давлением или за счет энергии самого потока газа.

Литейное производство является одним из основных источников загрязнения атмосферы на предприятии. Его вклад в общий выброс предприятия составляет 30-40% загрязняющих веществ. Производство выбрасывает в атмосферу такие вредные вещества как оксиды азота, оксиды углерода, оксиды железа и др. При своевременном и грамотном мониторинге загрязнения атмосферы, а также применении методов очистки отходящих газов и пылеулавливании, вред, наносимый литейным цехом для атмосферы можно снизить на 50-70%.

В данной части дипломного проекта рассмотрены и даны рекомендации по следующим вопросам:

1. Обеспечение оптимальных параметров производственной среды на рабочих участках.

2. Методы контроля и приборы для измерения концентрации пыли и газов.

Список литературы

1. ГОСТ 3.1125-88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.

2. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

3. Литьё по выплавляемым моделям / В. Н. Иванов, С. А. Казеннов и др. под общ. ред. Я. И. Шкленника, В. А. Озерова. - 3-изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1984.

4. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977.

5. Цветное литье: Справочник / Н. М. Галдин, Д. Ф. Чернега, Д. Ф. Иванчук и др.; Под общ. Ред. Н. М. Таллина. - М; Машиностроение, 1989.

6. Технология литейного производства: специальные виды литья. Учебник для ВУЗов / Ю.А. Степанов и др.- М.: Машиностроение, 1983.

7. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Учебник для ВУЗов. -Л. Машиностроение, 1976.

8. Коузов П.А., Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов, 2 изд., Л., 1974;

9. Белов С.В., Ильницкий А.В. и др.; под общ.ред. С.В. Белова. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов - 2-е изд. испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1999. - 448 с.

10. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений" (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 1 октября 1996 г. N 21)

11. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977.

12. Авторское свидетельство СССР № 772681, кл. В 22 С 7 / 02, 1980

13. Авторское свидетельство СССР № 1503974, кл. В 22 С 7 / 02, 1989

14. Авторское свидетельство СССР №816666, кл. В 22 С 7 / 02, 1979

15. Авторское свидетельство СССР № 821029, кл. В 22 С 7 / 02, 1979

16. Авторское свидетельство СССР №850263, кл. №, 1989

17. Анализ и расчет размерной точности литейной оснастки: Методические указания к выполнению КСРС по курсу «Проектирование и производство оснастки»/ Уфимск. авиац. институт; Сост. Р.Ф. Мамлеев, Г.А. Шевнин, В.М. Паращенко. Уфа,1990.19с.

Размещено на Allbest.ru