В воздух рабочей зоны при производстве сварочных работ выделяется высокое содержание вредных веществ, поэтому необходимо произвести расчет местной вытяжной вентиляции и необходимо создать приток свежего воздуха с помощью местной приточной принудительной вентиляции в зону дыхания работника для разбавления вредной примеси. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами УОНИ 13/55 (табл. 1).
Максимальное количество сварочных материалов, расходуемых в течение рабочего дня 5 кг для одного сварщика; «Чистое» время, затрачиваемое на сварку каждым в течение рабочего дня равно 5,5 часа. Согласно ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная. Технические условия» [1].
Таблица 1
Удельные количества выделяемых загрязняющих веществ
Технологический процесс | Используемый материал и его марка | Наименование и удельные количества выделяемых загрязняющих веществ г/кг | ||||
сварочный аэрозоль | Железа оксид | Марганец и его соединения | Диоксид азота | Оксид углерода | ||
Ручная дуговая сварка сталей штучными электродами | УОНИ-13/45 | 16,4 | 10,69 | 0,92 | - | 13,3 |
УОНИ-13/55 | 16,99 | 14,9 | 1,09 | - | 13,3 | |
УОНИ-13/65 | 7,5 | 4,49 | 1,41 | - | - | |
УОНИ-13/80 | 11,2 | 8,32 | 0,78 | - | - |
Расчет газовыделения () производим по формуле [2]:
(1)
Где – удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества, расходуемых сварочных материалов, г/кг (табл. 1);
b – максимальное количество сварочных материалов, расходуемых в течение рабочего дня, кг (b=5 кг);
t – «чистое» время, затрачиваемое на сварку в течение рабочего дня, ч (t=5,5ч).
Для каждого загрязняющего вещества:
- Gаэрозоль=16,99∗5∗10005,5=15445,4 мг/ч.
- Gжелеза оксид=14,90∗5∗10005,5=13545 мг/ч.
- Gмарганец=1,09∗5∗10005,5=990,9 мг/ч.
- Gоксид углерода=13,3∗5∗10005,5=12090,9 мг/ч.
Наиболее вредным веществом, которое содержится в воздухе рабочей зоны, является марганец в сварочных аэрозолях при его содержании до 20%.
Расчет вентиляции проводим по наибольшей концентрации вредного вещества в воздухе рабочей зоны. Исходя из данных СОУТ наибольшая концентрация определена у марганца равная 0,75 мг/м3.
Необходимый воздухообмен L (м3/ч) для удаления вредных веществ из рабочей зоны рассчитывается по формуле:
(2)
Где G – количество выделяющихся вредных веществ, мг/ч;
, – концентрации вредных веществ в вытяжном и приточном воздухе соответственно, мг/м3.
L = 990,9 / (0,75 – 0) = 1416 м3/ч.
Необходимый воздухообмен принимаем 1416 м3/ч на 1 рабочее место.
На механоремонтном участке в системе местной вытяжной вентиляции установлен представленный вентилятор (рис. 1, табл. 2).
Рис. 1. Вентилятор ВЦ 5-35 № 4-25
Таблица 2
Характеристики вентилятора
Общие характеристики | Значение |
Напряжение, В | 230 |
Мощность, кВт | 4,0 |
Частота вращения, об/мин | 3000 |
Производительность м3∗1000/час | 1,7–4,5 |
Полное давление, Па | 2750–1900 |
Область применения | Радиальный вентилятор низкого давления применяется для очищения загрязненного и запыленного воздуха |
Рассчитаем и подберем систему местной приточной вентиляции (рис. 2).
Рис. 2. Аксонометрическая схема местной приточной системы вентиляции
Результаты для местной приточной системы вентиляции заносим в таблице 3.
Таблица 3
Аэродинамический расчет местной принудительной системы вентиляции
№ уч. | L, м3/ч | l, м | V, м/с | f, м2 | R, Па | d, мм | Rl, Па/м | Σξ | ƥ𝑉²2 | ΔP,Па | Z,Па |
1 | 1825 | 5,9 | 6,5 | 0,0779 | 1,42 | 315 | 8,38 | 3,15 | 25,35 | 79,85 | 88,23 |
2 | 1825 | 3,4 | 6,5 | 0,0779 | 1,42 | 315 | 4,83 | 3,55 | 25,35 | 89,99 | 94,82 |
3 | 3620 | 6,4 | 8 | 0,1256 | 1,57 | 400 | 10,05 | 1,7 | 38,4 | 65,28 | 75,33 |
Подберем вентилятор по расходу воздуха и потерям давления (табл. 4, рис. 3).
Таблица 4
Характеристики вентилятора
Общие характеристики | Значение |
Мощность, кВт | 0,25 |
Производительность м3*1000/час | 4,8 |
Частота вращения, об/мин | 1420 |
Максимальное давление, Па | 240 |
Рабочий механизм | осевой |
Приточно-вытяжной | есть |
Рис. 3. Осевой настенный вентилятор «Dospel WOKS 450»
Для создания комфортных микроклиматических условий в систему приточной вентиляции необходимо установить калорифер. Так как рабочее место расположено в Ханты-Мансийском автономном округе, где большую часть времени года преобладает погода с отрицательной температурой воздуха. Он устанавливается в коробах и создаёт принудительный подогрев воздушных потоков. Электрические калориферы для приточной вентиляции. Такой вариант является наиболее простым в монтаже. К нему нужно подвести источник электричества. Применение электрокалорифера можно обосновать только на небольших площадях (рис. 4).
Для подогрева приточного воздуха в системах вентиляций и отопления различных помещений. Устанавливается для круглых воздуховодов с диаметром от 200 до 400 мм. Для достижения большей совокупной мощности возможна установка нагревателей последовательно один за другим. Установлена одна нагревательная ТЭНа мощностью 2900 Вт. Производительность расхода воздуха 3800 м3/ч.
Рис. 4. Нагреватель электрический «EKH 150-3.4»
В данной статье рассчитан расход воздуха на рабочем месте L = 1416 м3/ч, составлены схемы местной вытяжной принудительной и местной приточной систем вентиляции. По заданным условиям подобран вентилятор и соответствующий калорифер, которые позволят снизить концентрацию вредных веществ.