Зернистые фильтры. Жесткие пористые фильтры

В зернистых фильтрах в качестве фильтрующего слоя используют насыпные материалы, в которых отдельные элементы не связаны между собой. К ним относятся крупнозернистый песок, гравий, шлак, кокс, кусковая резина, пластмасса, керамические кольца и седла и т. д.

Насыпной слой может быть неподвижным, двигаться или находиться в псевдоожиженном состоянии.

При пропускании газа через зернистые материалы твердые и жидкие частицы задерживаются и остаются в фильтрующем слое.

Зернистые фильтры могут применяться при работе в условиях высоких температур, агрессивной среды и при больших механических нагрузках и

Рис. 2.7. Схема орошаемого гравийного фильтра: 1 - труба для подвода жидкости; 2 - перегородка;3 - оросители; 4 - корпус; 5 - зернистые слои; 6 - канал для удаления шлама; 7 - сепаратор

перепадах давления. Однако они склонны к забиванию пылью, и их регенерация часто затруднена. Поэтому, если пыль с фильт­рующего слоя удалить нельзя, его полностью заменяют. Поскольку скорость фильтрации газа через зерни­стый материал мала, то такие фильтры требуют больших площадей для их установки.

На рис. 2.7 представлена схема орошаемого гравийного фильтра, который применяют для очистки вентиляционного воздуха от влажной и взрывоопасной пыли или па­ров. Кроме гравия могут использоваться кокс, шлак и другие кусковые материалы размером 20-30 мм при толщине слоя 150-200 мм.

Расход воды для орошения составляет 0,4-0,75 л/м , но не менее 1500 л на 1 кг поступающей в фильтр пыли. Для улавливания капель воды на выходе из фильтра устанавливают сепаратор. В некоторых зернистых фильтрах регенерация фильтрующего слоя производится в результате его вибрации и обратной продувки атмосферным воздухом.

Существуют конструкции зернистых фильтров с движущимся в вертикальном направлении фильтрующим слоем. В этом случае загрязненный слой непрерывно выводится и заменяется новым.

Если при очистке технологических газов в черной металлургии использовать в качестве фильтрующего материала чугунную дробь, железорудный концентрат, дробленую стружку, то фильтрующий слой после запыления можно не регенерировать, а направлять на переплавку.

Существуют конструкции зернистых магнитных фильтров, в которых фильтрующий слой состоит из ферромагнитных частиц. Из-за возникновения магнитного поля в фильтрующем слое эффективность пылеулавливания увеличивается при меньшей толщине слоя по сравнению с обычными зернистыми фильтрами. Кроме того, в магнитном зернистом фильтре можно очищать газ с температурой ниже той, при которой улавливаемая пыль или частицы фильтрующего слоя теряют магнитные свойства.

Для очистки газов с высокой температурой широко используются керамические, металлокерамические и другие жесткие пористые фильтры. Они обладают антикоррозионной устойчивостью и выдерживают большие механические нагрузки. Эти фильтры более эффективны, чем зернистые, компактны и просты в установке. Однако они имеют большое гидравлическое сопротивление проходу газа, плохо регенерируются и дорого стоят.

Жесткие керамические пористые фильтрующие материалы делают в виде цилиндрических труб, плиток или тонких листов, которые состоят из зерен, прочно связанных между собой путем спекания, прессования, склеивания или применения связующих веществ.

Регенерацию фильтрующего слоя таких фильтров осуществляют путем обратной продувки их сжатым воздухом или газом, пропускания через них растворов, горячего пара, вибрации или простукивания.

В металлокерамических фильтрах, которые по принципу действия напоминают рукавные, фильтрующий слой изготавливают в виде труб диаметром 100 мм и длиной до 2 м из порошков различных металлов и сплавов методом прессования или прокатки с последующим спекани­ем. Эти фильтры могут полностью очищать газы от частиц пыли размером менее 1 мкм при температуре 600 °С и выше. Скорость фильтрации в них 0,2-10 м/мин, гидравлическое сопротивление от 100 до 6000 Па.

Вопросы для самоконтроля

1. Механизмы процесса фильтрования.

2. По каким конструктивным признакам классифицируют промыш­ленные фильтры?

3. Как устроены и работают тканевые фильтры?

4. Какие фильтровальные материалы применяют в тканевых фильтрах?

5. Какие требования предъявляют к фильтровальным тканям?

6. Какие способы регенерации ткани применяют в тканевых фильтрах?

7. Как определяют гидравлическое сопротивление тканевого фильтра?

8. Зернистые фильтры, их преимущества и недостатки, области применения.

9. Кассетные и рамочные фильтры, их преимущества и недостатки, области применения.

10. Рулонные фильтры, их преимущества и недостатки, области применения.

11. Масляные фильтры, их преимущества и недостатки, области применения.

Задание:Система аспирации шахтной мельницы удаляет V м³/ч воздуха, имеющего температуру t °С и загрязненного пылью известняка. Рассчитать параметры циклона серии ЦН-15, обеспечивающего очистку воздуха от пыли.

Обьем удаляемого воздуха
температура

3.ЗАЩИТА ОТ ШУМА

Цель работы:Исследование методов и средств обеспечения безопасности человека от влияния повышенного уровня шума от внешних источников путем применения звукоизолирующих материалов с различными характеристиками.

Источниками шума на машиностроительных предприятиях являются: производственное (станочное, кузнечно-прессовое и т. п.) и энергетическое оборудование, компрессорные и насосные станции, вентиляторные установки, трансформаторные подстанции; продукция предприятия - при ее испытаниях на стендах (двигатели внутреннего сгорания, авиационные двигатели, компреооорыит. и).

В зависимости от физической природы возникающего шума различают источники механического, аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического шума. Снижение шума на рабочих местах должно достигаться, прежде всего, за счет акустического совершенствования машин - улучшения их шумовых характеристик.

Шумовые характеристики (ШХ) источников шума (ИШ) - октавные уровни звуковой мощности (УЗМ), дБ, и показатели направленности излучения шума, дБ, или предельно допустимые шумовые характеристики (ПДШХ) должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по эксплуатации или другой сопроводительной документации. При отсутствии таких сведений необходимо пользоваться справочными данными по шумовым характеристикам применяемой машины или ее аналога.

Средства защиты от шума, применяемые на машиностроительных предприятиях, подразделяются на средства коллективной защиты (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ).

Средства коллективной защиты от шума делят на:

1)архитектурно-планировочные;

2) акустические-звукоизоляции (ограждения, кабины и пульты, кожухи, экраны,); звукопоглощения (облицовка, штучные зву ко поглотители); глушители (абсорбционные, реактивные, комбинированные);

3) организационно-технические.

Средства звукоизоляции

К средствам звукоизоляции (рис. 12) относятся звукоизолирующие ограждения 1, звукоизолирующие кабины и пульты управления 2, звукоизолирующие кожухи 3 и акустические экраны 4. Их целесообразно применять в тех случаях, когда нужно существенно снизить интенсивность прямого звука на рабочих местах.

Звукоизолирующие ограждения (стены, перекрытия, перегородки, остекленные проемы, окна, двери). Звукоизоляция воздушного шума ограждением, дБ

где и - соответственно звуковая мощность, падающая на ограждение и прошедшая через него, Вт.

Рис. 4.Средства звукоизоляции на машиностроительном предприятии (а) и пути распространения шума из одного помещения в другое

Требуемая звукоизоляция R_mp. дБ, воздушного шума однородного ограждения, например, перегородки, определяется по следующим формулам:

а) при проникновении шума из одного помещения с ИШ в смежное помещение

R_mp=L_ш-L_доп-10lgB_н+10lgS_огр

где L_ш - измеренный или рассчитанный октавный уровень звукового давления (УЗД) в шумном помещении, дБ; L_доп - допустимый октавный УЗД в изолируемом от шума помещении, дБ, с постоянной B_н, м².

Необходимо отметить, что шум из помещения с источником может попадать в смежное помещение различными путями (рис. 4). Через ограждение (путь 1) и какое-либо отверстие в нем (путь 2), а путем 3 - косвенная.

Звукоизолирующие кожухи. Применение звукоизолирующих кожухов является эффективным, простым и дешевым методом снижения шума на рабочих местах. Для получения максимальной эффективности кожухи должны полностью закрывать машину (агрегат, оборудование, механизм и т. д.). Конструктивно кожухи выполняются съемными, раздвижными или капотного типа, сплошными герметичными или неоднородной конструкции - со смотровыми окнами, открывающимися дверцами, проемами для ввода коммуникаций и циркуляции воздуха (рис. 5).

Кожухи изготовляются из листовых несгораемых или трудносгораемых материалов (сталь, дюралюминий и др.) Внутренние поверхности стенок кожухов должны быть облицованы ЗПМ, а сам кожух - изолирован от вибрации основания. В случае передачи вибрации от машины на кожух его стенки с наружной стороны необходимо покрывать слоем вибродемпфирующего материала. Отверстия для циркуляции воздуха под кожухом или прохода коммуникаций должны быть снабжены глушителями шума.

Акустический эффект установки или звукоизоляция кожуха - это снижение уровня звуковой мощности, шума, излучаемого источником в окружающее пространство в результате установки кожуха на данный источник. Требуемая звукоизоляция кожуха R_{KOX mp} равна

R_{кож mp}=L-L_доп

Рис. 5. Схемы звукоизолирующих кожухов: а - съемного; б - раздвижного; в - капотного типа; г - неоднородной конструкции; 1 - стенка кожу ха: 2 - звукопоглощающая облицовка; 3 - машина; 4 - виброизолирующие опоры машины; 5 - виброизолирующие прокладки; 6 - глушители в отверстиях для циркуляции воздуха; 7 - глушитель в отверстии для провода; 8 - перфорированный лист или сетка.

Звукоизолирующие кабины. Их используют для размещения в них пультов дистанционного управления или рабочих мест в шумных помещениях. Используя звукоизолирующие кабины, можно обеспечить практически любое требуемое снижение шума. Обычно кабины изготовляют из кирпича, бетона и других подобных материалов, а также сборными из металлических панелей (стальных и из дюралюминия). В цехах с источниками теплового излучения кабины должны обеспечивать также необходимую защиту от данного вредного фактора.

Звукоизолирующие кабины сборной конструкции устанавливают на резиновых виброизоляторах. Для снижения шума, создаваемого приточно-вытяжной системой вентиляции кабины, необходимо предусматривать устройство глушителей шума как со стороны входа, так и со стороны выхода воздуха. Оконные проемы следует делать минимальных размеров с использованием толстых зеркальных стекол или пластин из плексигласа с соответствующей герметизацией по периметру окон резиновыми прокладками, а при использовании двойного остекления между стеклами должна быть сделана звукопоглощающая прокладка по периметру окон. В дверях кабины нужно обеспечить плотность и герметичность по всему периметру двери. При высокой требуемой звукоизоляции двери следует делать двойными.

В местах прокладки технологических коммуникаций должны быть предусмотрены специальные меры по звукоизоляции. Внутренние поверхности кабины облицовывают звукопоглощающим материалом с максимальными коэффициентами звукопоглощения в диапазоне

200...2000 Гц.

Глушители шума. На машиностроительных предприятиях повышенный шум на рабочих местах и в жилой застройке часто создается при работе вентиляторных, компрессорных и газотурбинных установок, систем сброса сжатого воздуха, стендов для испытаний различных двигателей. Снижение шума аэродинамического происхождения достигается установкой глушителей в каналах и воздуховодах на пути распространения шума от его источника до места всасывания или выброса воздуха и газов. Глушители подразделяются на абсорбционные, реактивные (рефлексные) и комбинированные. Снижение шума в абсорбционных глушителях происходит за счет поглощения звуковой энергии применяемыми в них звукопоглощающими материалами и конструкциями, а в реактивных - в результате отражения звука обратно к источнику. Комбинированные глушители обладают свойством как поглощать, так и отражать звук. Выбор типа глушителя зависит от конструкции заглушаемой установки, (стенда, системы и т. д.), спектра и требуемого снижения шума.

Наибольшее распространение в вентиляторных установках общепромышленного назначения получили глушители абсорбционного типа - трубчатые, пластинчатые, цилиндрические, облицованные изнутри звукопоглощающим материалом повороты воздуховодов, поскольку вентиляторы имеют широкополосный спектр шума. Конструкции глушителей подбирают в зависимости от поперечных размеров воздуховода, допустимой скорости воздушного потока.

Трубчатые глушители, обычно применяются при поперечном сечении воздуховодов до 500 х 500 мм или диаметре до 500 мм, цилиндрические - при диаметре до 700 мм, а пластинчатые — при больших размерах. В глушителях пластины устанавливают параллельно потоку воздуха на определенном расстоянии друг от друга. Толщину пластин выбирают исходя из максимума в спектре шума - чем ниже частота заглушаемого звука, тем толще должны быть пластины глушителя. Обычно толщина пластин составляет 100...200 мм, реже 400...600 мм.

Акустические экраны и выгородки. Экраны могут быть установлены как в производственных помещениях для защиты рабочих мест от шума обслуживаемого агрегата, а также соседних агрегатов, так и на территории предприятий с целью снижения шума, создаваемого открыто установленными источниками, в административно-бытовых помещениях и в жилой застройке. Применение экранов в помещениях оправдано только в том случае, когда УЗД в расчетной точке, создаваемый прямым звуком от экранируемого источника, значительно выше уровней отраженного звука в этой точке, а на территории не менее чем на 10 дБ выше уровней, создаваемых другими источниками шума.

Глушители шума целесообразно устанавливать по возможности близко к вентилятору, чтобы ограничить до минимума шум, проникающий через стенки воздуховодов в помещения, через которые они проходят.

3.2.Расчет акустических экранов

Акустические экраны устанавливают в случае невозможности применения глушителей других типов. При этом следует учитывать, что на низких частотах шума экран почти не действует, так как низкочастотный шум за счет эффекта дифракции огибает экраны.

Эффективность экрана ∆L_э можно определить по коэффициенту к, который вычисляют по формуле

где - частота звука, Гц; h - высота экрана, м; l - длина экрана, м; b- расстояние от экрана до рабочего места, м; а - расстояние от экрана до источника шума, м.

Затем по расчетному значению к определяют эффективность экрана ДЬ_э:

к		0,5		1,5
Д4 ДБ				13,5

Следует помнить, что экраны применяют в случае превышения допустимых значений уровня шума на рабочих местах не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ.