تهويه صنعتي industrial ventilation
Download
Report
Transcript تهويه صنعتي industrial ventilation
تهويه صنعتيindustrial ventilation
دکتر مسعود مطلبی: تهیه کننده
http://healthf.kaums.ac.ir/
[email protected]
تهويه صنعتي industrial ventilation
تعريف :برقراري سيستمي است كه به وسيله آن ذرات آالينده شامل گرد و
غبار،بخارات ،دود و گازهاي شيميايي از طريق تأمين هواي پاك و يا تخليه
هواي آلوده از محيط كار خارج شده و از تماس كارگران با مواد خطرناك در
مقدار بيش از حد مجاز جلوگيري نمايد.
• اهداف كلي تهويه صنعتي:
• -1كنترل آلوده كننده ها و رساندن آنها به سطحي پايين تر از حد انفجار و يا
اشتعال ()LEL
• -2كاهش آالينده ها و رساندن آنها به ميزان TLV
• تهويه صنعتي دو نوع است:
• -1تهويه ترقيقي Dilution ventilation
• -2تهويه موضعي local ventilation
تهويه ترقيقي
Dilution vent
• يعني رقيق كردن هواي آلوده به وسيله هواي پاك و تميز ،در موارد زير از آن
مي توان استفاده كرد
•
•
•
•
•
•
•
-1سميت آلوده كننده كم باشد.
-2منبع توليد آلودگي نزديك كارگر نباشد.
-3تراكم مواد آلوده كننده در هوا زياد نباشد.
-4مواد آلوده كننده به صورت گاز يا بخار باشد(نه گرد و غبار)
-5آالينده به طور يكنواخت در محيط پراكنده شود.
-6شرايط آب و هوايي معتدل باشد.
-7به وسيله تميز كننده نياز نباشد
• روش هاي تهويه ترقيقي:
• -1تهويه طبيعي natural vent
• -2تهويه مكانيكي mechanical vent
•
•
•
•
•
تهويه مكانيكي:
ً
در اين روش معموال با استفاده از فن هاي محوري هوا جابجا مي گردد و خود
به چند دسته تقسيم
مي شود:
الف -تهويه مكانيكي دمش ي بدون جهت مشخص
ب -تهويه مكانيكي مكش ي بدون جهت مشخص
ج -تهويه دمش ي جهت دار
• د -تهويه مكانيكي مكش ي -دمش ي
• به طور كلي تهويه ترقيقي مكانيكي كاربرد بيشتري در محيط كار دارد .اين تهويه
با يكي از دو هدف زير در محيط كار مورد استفاده قرار مي گيرد.
• -1كاهش ميزان آلودگي و رساندن آن به حد TLVيا كمتر.
• -2كاهش ميزان گازها و بخارات قابل اشتعال يا انفجار و رساندن آن به حد
LELيا كمتر.
•
•
•
•
•
در هريك از اهداف فوق اصول زير بايستي د رتهويه ترقيقي رعايت شود.
-1مقدار هواي الزم جهت رقيق كردن هوا و تأمين دو هدف فوق فراهم گردد.
-2محل خروج آلودگي حتي االمكان نزديك سرچشمه آلودگي باشد.
-3مسير عمودي هواي تهويه طوري باشد كه سرچشمه آلودگي بين كارگر و
خروجي قرار گيرد.
-4از ورود مجدد هواي خارج شده به داخل سالن جلوگيري شود.
• تهويه مؤثر :وقتي سيستم تهويه كار مي كند و هوا را از محل خارج مي كند،
تمامي اين هوا حاوي آلودگي نبوده و مقداري از هواي تميز را نيز به همراه
هواي آلوده از محيط خارج مي كند .تهويه مؤثر ميزان هوايي است كه تمامي
آلودگي را با خود حمل نموده و از محيط خارج مي سازد و برابر است با :
• Kضريب ثابت تهويه مؤثر است كه مي باشد (هر قدر كمتر باشد يعني تهويه
مؤثرتر است) .به اين ضريب ( ، )Kضريب ايمني هم گفته مي شود زيرا
’Q=KQ
داريم:
• ميزان Kبه عواملي نظير سميت آالينده ،توزيع تهويه در محل ،نوع فرآيند و
نوع توليد آلودگي ميزان تهويه طبيعي ،محل استقرار پرسنل و ...بستگي دارد.
ً
• مثال هرچه سميت ماده بيشتر باشد Kبيشتر خواهد بود.
• ميزان هواي مورد نياز براي رقيق كردن هوا به منظور رساندن آلودگي به حد
استاندارد ()TLV
تهویه ترقیقی بر مبنای تعویض هوا •
• تهويه موضعي LOCAL VENTILATION
• تهويه موضعي يعني گرفتن آلودگي در منبع توليد و انتقال آن به خارج از محيط
كار و تصفيه هوا در صورت نياز .
• اين سيستم در مقايسه با تهويه ترقيقي كارايي باالتري دارد و به ميزان هواي
كمتري نيز نيازمي باشد.
اجزاء این سیستم عبارت است از
•
•
•
•
•
-1هود (يك يا چند هود)
-2كانال هاي انتقال
-3وسيله تميز كننده هوا
-4فن
-5دودكش
در يك سيستم تهويه 3نوع فشار وجود دارد:
• -فشار استاتيك (: )static pressureفشاري است كه هوا در تمام
جهات به جدار كانال اعمال
مي كند .اين فشار همان انرژي پتانسيل است كه در كانال تبديل به افت
فشار مي شود .اين فشار در قسمت مكش منفي و در قسمت دمش مثبت
است.
• -فشار سرعت ( :)velocity perفشاري است كه در اثر سرعت جريان
هوا به وجود مي آيد .اين فشار همواره مثبت است (اگر هوا ساكن باشد اين
فشار صفر است ولي فشار استاتيك همواره وجود دارد).
• -فشار كل ( :)total perمجموع فشارهاي استاتيك و سرعت
TP=VP+SP
• افت فشار ( : )friction lossجریان هوا در داخل کانال موجب
اصطکاک بين هوا و جداره کانال
می شود .این اصطکاک سبب می گردد که مقداری از انرژی هوا صرف خنثی
کردن آن شده و تبدیل به حرارت شود .هر قدر سرعت حرکت سیال در کانال
زیادتر باشد اصطکاک بیشتر و در نتیجه افت فشار بیشتر است:
• نکته :چون در یک سیستم تهویه در مقاطع مختلف کانال سرعت بایستی ثابت
بماند یعنی فشار سرعت ثابتاست .از طرفی چون فشار سرعت تبدیل به افت
فشار می شود لذا فشار استاتیک به فشار سرعت تبدیل شده و آن را جبران
یم کند تا مقدار VPثابت بماند .بدین ترتیب فشار سرعت ثابت مانده و
فشار استاتیک به افت فشار تبدیل می گردد.
•
• هود ( :)HOODعبارت است از جمع آورنده ی هوای آلوده یا به عبارت
دیگر دهانه ای که به وسیله آن هوای آلوده به سیستم راه پیدا می کند.
عقیده بر این است که مهم ترین قسمت یک تهویه موضعی همان هود است.
• در طراحی و یا انتخاب یک هود بایستی به شکل ،اندازه ،ميزان جریان هوای
الزم و محل قرار گرفتن هود توجه نمود
•
•
•
•
در طراحی و انتخاب هود ها بایستی نکات زیر رعایت شود :
-1هود تا آنجا که ممکن است عملیات را در برگيرد و در غير این صورت تا حد
امکان به محل تولید آلودگی نزدیک باشد.
-2سرعت جریان هوا در دهانه هود به اندازه ای باشد که بتواند ذرات آلودگی
را جمع نماید.
-3محل هود بایستی به گونه ای باشد که مزاحم کارگر نشده و کارگر بين منبع
تولید آلودگی و هود قرار نگيرد.
• اصطالحات مهم در رابطه با هود:
• -1سرعت ربایش ( :)capture velocityعبارت است از سرعت هوا
در نقطه ای در جلوی هود که برای گرفتن آالینده توسط هود مورد نیاز است.
در واقع این سرعت حداقل سرعت مورد نیاز برای غلبه بر نيروی جریان
مخالف است و موجب می گردد که مواد آلوده کننده به سمت هود حرکت
نماید( .حداقل سرعتی که بایستی در محل تولید آلودگی وجود داشته باشد تا
ذرات آلوده به سمت هود حرکت کند)
Hood Design Data - Range of Capture Velocities.pdf
• -سرعت در دهانه باز هود ( :)Face velocityعبارت است از سرعت
هوا در دهانه باز هود و یا به عبارت دیگر سرعتی که هوای آلوده بایستی در
دهانه هود داشته باشد قادر به ادامه جریان در داخل سیستم شود.
• -3شکاف ( :)slotعبارت است از شکاف های مستطیل شکل با عرض کم
که در برخی مواقع در دهانه هود قرار گرفته و کارایی آن را افزایش می دهد
• -سرعت در اطاقک هود ( :)plenum velocityسرعت الزم برای
هدایت هوای آلوده کننده به داخل کانال است.
• -6سرعت در کانال ( :)duct velocityعبارت است از سرعت هوای
آلوده در داخل کانال پشت هود که هوا را منتقل می نماید.
هود فلنج دار
• میزان مکش هوا توسط هود (هواگذر هود):
• ابتدایی ترین و مهمترین معیار در یک هود ميزان مکش هوا یا هواگذر هود ()Q
است به عبارت دیگر ميزان Qباید به اندازه ای باشد که بتواند سرعت ذره
آلوده کننده در محل تولید را به سرعت ربایش برساند و موجب کشیدن
آلودگی به سمت هود گردد.
• برای محاسبه Qروش های مختلفی وجود دارد .به طور کلی هودهای
استاندارد (هودهایی که از قبل برای عملیات معين طراحی شده اند
• دارای Qهای مشخص هستند که کار با آنها راحت است و می توان مقدار
آنها را به راحتی محاسبه نمود .اما در اینجا ابتدا محاسبه Qرا برای هودهای
غير استاندارد بیان می کنیم (البته این رو ش برای همه هودها کابرد دارد هم
استاندارد و هم غيراستاندارد).
• روش محاسبه :Qدر دهانه هود داریم Q= V.Aبنابراین با داشتن سطح
مقطع دهانه هود و سرعت در دهانه ميزان Qمشخص می شود.
• براي محاسبه سرعت در دهانه هود دو نموگرام وجود دارد
•
•
•
•
•
فشار استاتیک ،افت فشار و راندمان هود ها:ً
همانطور که قبال بیان شد فشار استاتیک با تبدیل فشار سرعت باعث می
شود تا سرعت در سیستم ثابت بماند (زیرا فشار سرعت به دلیل اصطکاک در
ً
سیستم مرتبا کاهش) می یابد.
لیکن وقتی هوا از هود وارد کانال می شود در مقطع ورودی جمع یم شود
(مطابق شکل)
بنابراین در گلوگاه کانال یک حالت همگرایی و انقباض بوجود می آید که به آن
vena-contract
می گویند که در این حالت قطر جریان هوا از قطر کانال کمتر است.
در نتیجه سرعت هوا در این مقطع افزاش می یابد و چون هر چه سرعت باال
رود افت فشار بیشتر
می شود .یک افت فشار موضعی در مقطع کانال پدید می آید.
•
•
•
•
•
•
•
تقسيم بندي هود ها :
هودهاي محصور يا محفظه اي enclosure hoods هودهاي غير محصور يا غير محفظه اي non-enclosureهودهای محصور هودهايي هستند كه عمليات را در بر مي گيرند مثل هود
آسياب ها ،ماشين سمباده زني ،اره نجاري و ...
هودهاي غیر محصور عمليات را در بر نمي گیرند و خود به دو دسته تقسيم
مي شوند:
الف -هودهاي به دام اندازنده capturing hood
ب – هودهاي دريافت كنند receiving hood
• كانال ها(:)DUCTS
• شبكه كانال به منظور انتقال هواي حاوي آلودگي از هود يا هودها به وسيله
تميز كننده هوا وباالخره تخليه در هوا مورد استفاده قرار مي گيرد.
• اين شبكه در طول مسير خود مي تواند شامل لوله هاي مستقيم ،زانويي ها،
سه راهي ها ،تبديل هاي كوچك به بزرگ و برعكس ،دريچه هاي بازديد و
نظافت و باالخره قطعات تبديل بريا اتصال به تميز كننده هوا و قن مي باشد
• محاسبه قطر كانال :باتوجه به معين بودن هواگذر ( )Qو حداقل سرعت
حركت هوا در داخل كانال ( )Vdقطر كانال با استفاده از رابطه Q= VAبه
راحتي محاسبه مي گردد.
• حداقل سرعت طراحی در کانال (: )Minimum design duct vel
حداقل سرعت الزم جهت هوای آلوده جهت حمل ذرات و آالینده و جلوگيری از
ته نشینی آن در کانال.
Hood Design Data - Range of Capture Velocities.pdf
Local Exhaust Ventilation.pdf
•
•
•
•
•
•
•
•
در جدول فوق حد پایین در شرایط زیر به کار می رود:
-1سرعت جریان هوا در محل حداقل باشد.
-2آالینده دارای سمیت کم باشد.
-3هود بزرگ باشد.
حد باال در موارد زیر به کار می رود:
-1جریان آشفته هوا در محل وجود داشته باشد.
-2آلودگی بسیار سمی باشد.
-3هود کوچک باشد
محاسبه افت فشار در كانال ها :در كانال ها بدليل وجود اصطكاك بين هوا و
جداره كانال افت فشار به وجود مي آيد .همچنين در تبديل ها ،سه راهي ها،
زانويي ها و هرگونه تغيير مسير حركت هوا نيز افت فشار خواهيم داشت كه به
شرح زير حساب مي گردد:
• در اين روش هاي ساده :محاسبه افت فشار به دو طريق مي تواندانجام
شود:
• -1محاسبه افت به روش طول معادل (فوت معادل)
• -2محاسبه افت به روش فشار سرعت (تعداد فشار سرعت)
تمیزكننده هاي هوا
• -1انواع جمع كننده هاي گرد و غبار() Dust collector
• الف -اتاقك ته نشين (اتاقك رسوب دهي) gravity settling
chamber
dry centrifugal collectors جمع كننده هاي خشك گريز از مركز- ب
Dry centrifugal collectors: •
-Cyclone collectors •
-Inertial separators •
-Dynamic precipitators •
•
wet collectors )scrubbers ( جمع كننده هاي تر- ج
Wet collectors (scrubber): •
spry tower برج آب پاش
ventury scrubber وانتوري
Cyclone scrubber (wet centrifugal collectors) صافي تر سانتريفيوزي
packed tower برج توپر
wet dynamic precipitators جمع كننده ديناميك تر
•
•
•
•
filters صافي ها- ح
جدا كننده هاي الكترواستاتيك- د
electrostatic precipitators
Gaseous contaminant انواع جمع کننده های گاز ها و بخارات
collectors:
• absorsers جاذب هاي عمقی
• adsurbers جاذب هاي سطحي
• thermal oxidizer (after burners) پس سوزها
• direct combustors احتراق مستقيم
• catalttic oxidizer
•
Local Exhaust Ventilation.pdf
روش هاي طراحي سيستم تهويه صنعتي
• -1طرح سيستم باالنس Balance system designe
• -2طرح دريچه تنظيم هوا blast gate designe
• -3طرح محفظه يا اتاقك plenum designe
• -طر ح سيستم باالنس :در اين روش اساس كار بر مبناي افزايش افت فشار
در شاخه با مقاومت كمتر از طريق كاهش قطر كانال است .يعني اگر د رشاخه
اي مقاومت نسبت به شاخه ديگ رخيلي كمتر باشد قطر آن به نحوي كاهش
داده مي وشد كه مقاومت افزايش پيدا كرده و با شاخه ديگر به تعادل برسد.
• -طرح دريچه تنظيم هوا :در اين روش از يك دمپر يا مانع د رشاخه اي كه
مقاومت كمتر دارد استفاده مي شود به طوريكه با راه اندازي سيستم محل
قرار گيري دمپر را به گونه اي تنظيم مي كنند كه افت فشار د رشاخه اي با
مقاومت كمتر افزايش يافته و به تعادل با شاخه ديگر برسد.در اين روش ابتدا
بايستي شاخه اي كه افت بيشتر دارد را پيدا نمود و سيستم را بر اساس آ‹
طراحي كرد سپس در شاخه هاي با مقاومت كمتر يك دريچه تنظيم هوا يا دمپر
نصب كرد و محل آن را تنظيم نمود.
• -طرح :plenumدر اين روش كليه شاخه ها قبل از ورود به فن به يك
محفظه ( )plenumمتصل مي گردند .اين محفظه يكنواخت سازي نيز
مشهور است .در اين طرح فن فشار استاتيك ثابتي را در محفظه اعمال مي
كند (تأمين مي كند) فشار استاتيك در سرعت پايين در محفظه ثابت است.
بنابراين 2اتاقك بايستي طوري طراحي شود كه سرعت داخل آن
2000fpmباشد.
مراحل اصلي در طراحي يك سيستم تهويه صنعتي موضعي:
•
•
•
•
-1جمع آوري اطالعات در خصوص محل كار و دستگاه هاي موجود شامل
ابعاد محل ،نوع و اندازه دستگاه ها ،محل هايي كه مي تواند كانال عبور كند،
موانع و...
-2انتخاب نوع هود و تعيين مشخصات آن و انتخاب نوع كانال
-3انتخاب نوع تميز كننده مورد نياز
-4تعيين محل دقيق قرار گيري هودها ،تميز كننده و فن.
•
•
•
•
•
•
•
-5تعيين مسير عبور كانال ها (شامل خم ها ،وورودي ها و )...و تهيه نقشه
ايزومتريك طرح تهويه صنعتي
-6تعيين روش طراحي تهويه صنعتي
-7تصحيح شرايط دمايي و فشار غير استاندارد و تعيين دبي مورد نياز
براساس شرايط غير استاندارد.
-8انجام محاسبات و تعيين دبي و فشار استاتيك فن
-9انتخاب نوع و اندازه فن براساس محاسبات
-10نظارت بر اجراي سيستم تهويه صنعتي
-11تست سيستم تهويه ()Check Out
Fansانواع فن ها
)Axial flow fan( • فن هاي محوري
)centrifugal fan( • فن هاي گريز از مركز
fans.ppt
Axial Fan Performance.ppt
•
•
Fans and blowers[1].ppt
•
•
•
•
•
مشخصات فن ها:
* )Revolution Per Minute( :RPMيعني دور در دقيقه پره هاي
فن
* ( :)Cfmفوت مكعب هوايي است كه در دقيقه به وسيله فن حركت داده
مي شود.
* :)Fan pressure( FPفشار فن نيروي محركي است كه بوسيله فن
براي غلبه بر افتها در سستم فراهم مي گردد
• اسب بخار (توان فن) ()AHP( )Air horse power
• عبارت است از اسب بخار الزم جهت حركت حجم هواي مورد نظر در مقابل
يك فشار استاتيك معين.
• اگر راندمان فن %100باشد داريم:
دامنه فعاليت فن ها :
تست سیستم تهویه
• وسایل مورد نیاز
• لوله پیتو
• مانومتر
• آنمومتر
مانو متر شیب دار
آنمومتر پره ای
پارامتر های قابل اندازه گیری
•
•
•
•
فشار سرعت
فشار استاتیک
سرعت ربایش
سرعت در دهانه هود
Local Exhaust Ventilation.pdf