ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС АСПІРАЦІЙНИХ СИСТЕМ

Дотримання  нормативної температури в деревообробному цеху в значній мірі впливає на формування собівартості продукції. Енерегозатрати на нагрів припливного повітря в цех прямо пропорційні  об’єму повітря, що потрібне  для видалення відходів від верстатів аспіраційними системами. На сучасних  деревообробних підприємствах використовуються різні аспіраційні системи, однак традиційними є одновентиляторні системи з постійною витратою повітря та циклоном  в якості пиловловлювача. Порівняємо витрати теплової енергії для конкретного деревообробного цеху з традиційною аспіраційною системою та  децентралізованою  (багато вентиляторною) аспіраційною системою (ДАС) із фільтрувальною станцією. Об’єм приміщення цеху становить 8 640 м³, нормативна кількість повітря необхідна для аспірації всіх верстатів – 41000 м³/год, максимальна кількість пилу, що може продукуватись верстатами становить 314 кг/год.  В традиційній аспіраційній системі повітря очищується в циклоні поза межами цеху та виходить в атмосферу. ТОВ «ТЕХЕКО» пропонує ДАС з трьохступеневим очищенням повітря (рис.1)(1-Фільтрувальна станція, 2- фільтри в цеху третя ступінь очищення, 3 - вентилятори).

Кількість теплоти Q₁, яка витрачається на забезпечення в цеху нормативної температури (16º С) для традиційної аспіраційної системи визначається за формулою

де  Q_пр - кількість теплоти, що потрібна на нагрівання припливного повітря, кВт·год; Q_огор - кількість теплоти, що втрачається через огородження (стіни та дах) цеху, кВт·год. Оскільки все приточне повітря витрачається на аспірацію пилу від верстатів та подальше транспортування з цеху в циклон, то можна прийняти, що кількість тепла, що витрачається на нагрів припливного повітря Q_пр рівна кількості тепла, що виходить з аспіраційним повітрям Q_АС.

Кількість теплоти Q_АС визначається за формулою

де  V_ц - об’єм цеху, м³, ρ- густина повітря,кг/м³;   с – питома теплоємність повітря Дж/кг·К; t₂, t₁ - нормативна температура повітря в цеху та середня нормативна температура повітря в зимовий період, ºС;    k – коефіцієнт переводу джоулів в кіловат-години.

Кількість теплоти Q_огор визначається за формулою

де  F - площа поверхні огородження, м²; λ_cт - коефіцієнт теплопровідності огородження;  δ_ст - товщина огородження, м; α_вн, α_з - коефіцієнти тепловіддачі. Отримаємо, що для даного цеху кількість теплоти, що необхідна для підтримання нормативної температури в цеху становить  660 кВт·год.

Кількість теплоти, що необхідна для забезпечення нормативної температури в цеху за наявності ДАС визначається за формулою

де  Q_cт.ф - кількість теплоти, що втрачається аспіраційним повітрям через стінки фільтрувальної станції, кВт·год;  Q_вент- кількість теплоти що  подається аспіраційному повітрю від вентилятора, кВт·год.

Кількість теплоти Q_пр для нагріву однократного повітрообміну визначається за формулою:

де  V_ц - об’єм цеху, м³ .

Кількість теплоти, що виходить через стінки фільтрувальної станції визначаємо

де  F_ф - площа поверхні фільтрувальної станції, м², λ₁ - коефіцієнт теплопровідності металевої стінки, λ₂ - коефіцієнт теплопровідності шару мінеральної вати,  δ₁, δ₂ - товщина стінок, м.

Зважаючи на  те, що ККД вентилятора знаходиться в межах 55%,  значна частина переданої  йому енергії перетворюється на теплову енергію. Енергія, що не витрачається на корисну роботу, тратиться на механічне та гідравлічне тертя, що в подальшому провокує нагрівання повітря. Експериментально встановлено, що при створенні тиску 1000 Па температура повітря нагрівається на 1 ºС. Враховуючи, що середній тиск вентиляторів становить 1800-2000 Па, приймемо, що повітря нагрівається на 2 ºС. Визначимо кількість тепла, що переходить від вентиляторів до повітря

Підставивши значення, отримаємо, що необхідна кількість теплоти для збереження нормативної температури в цеху при децентралізованій аспірацій ній системі становить 257 кВт·год, це в 660/257=2,6 рази менше, ніж при традиційній схемі аспірації.

Варто відмітити, що повернення очищеного повітря в цех є можливим, якщо гранично  допустима концентрація пилу не перевищує 1,8 мг/м³. Очищення повітря у ДАС має три ступені. Перша ступінь очищення виконана у вигляді вхідної секції (поз.2, рис.2), що відіграє роль пилеосаджувальної камери із коефіцієнтом очищення µ₁=0,5. Друга ступінь очищення повітря забезпечується рукавними фільтрами (поз.1) фільтрувальної станції із ефективністю очищення µ₂=0,995. Третя ступінь очищення повітря здійснюється через фільтри, що знаходяться всередині цеху (поз.2, рис.1), ефективність якого µ₃=0,92.

Таким чином концентрація пилу в повітрі, що повертається в цех становить

Отримане значення пилу в повітрі є меншим за значення ГДК (1,53<1,8), що свідчить про якісне очищення повітря від пилу триступеневою системою очищення.

Використання ДАС на деревообробних підприємствах дозволяє зменшити витрати на нагрів повітря в цеху всередньому в 2,5-3,0 рази.

Будемо раді отримати ваші зауваження та запитання в коментаріях