Численное моделирование работы систем вентиляции помещения термической резки металла
научный журнал «Актуальные исследования» #9 (12), май '20

Численное моделирование работы систем вентиляции помещения термической резки металла

В статье приведены полученные результаты численного моделирования работы систем вентиляции в помещении термической резки металла.

Аннотация статьи
моделирование
скаляр отображения
температура воздуха
скорость воздуха
концентрации
Ключевые слова

В данной работе исследовалась совместная работа систем общеобменной и местной вытяжной вентиляции цеха термической резки металла. По итогам моделирования можно наблюдать как распространяются вредные вещества в помещении, насколько эффективно они улавливаются из помещения, поля температур и скорости.

В результате математического моделирования помещения цеха термической резки металла с местным отсосом в виде вытяжного стола получены следующие данные, представленные на рис. 1–8:

1) Температура воздуха в общем объеме помещения составляет 23,5 °С. Приточные струи с температурой 22,5 °С частично распространяются над зоной термической резки и настилаются в рабочую зону с температурой 23,5 °С. Непосредственно у источника тепловыделений – плазменной струи, в диапазоне 10 см, температура выше на 20 °С. Часть теплого воздуха не попадая в местный отсос поднимается вверх, и смешивается в рабочей зоне до температуры 24°С, что входит в диапазон допустимых значений по температуре в теплый период года. На горизонтальной плоскости на уровне 1,5 м от пола можно посмотреть температурные поля в зоне дыхания персонала (рис. 2). На рис. 1–2 показаны данные по температурным полям в плоскостях.

2) Для визуализации скорости движения воздуха и течения приточных струй создан скаляр отображения линий токов (рис. 3). Длина линий тока составляет 25 м. Приточный воздух истекает из решетки со скоростью 1,8 м/с и попадает в рабочую зону. Скорость движения воздуха в рабочей зоне составляет 0,25 м/с, что в свою очередь является оптимальной величиной согласно [1, 2]. Также видно, что локально образуются застойные зоны, где скорость воздуха ниже 0,1 м/с или вообще отсутствует. Отметим, что скорость движения воздуха в вытяжной решетке 1,5 м/с (рис. 4-5).

3) Концентрации вредных веществ: NO2, Mn показаны на рис. 6–8. Важным показателем качества воздуха является концентрация вредных выделений в рабочей зоне помещения. Концентрация таких веществ, как марганец Mn и диоксид азота NO2 практически полностью удаляются местным отсосом в виде вытяжного стола за пределы помещения. Выделения этих веществ в процессе резки достаточно велико, но из- за того, что система вентиляции работает эффективно, концентрация этих веществ в рабочей зоне не превышает ПДК согласно [3]. В общем объеме помещения концентрация диоксида азота составляет 0,15 мг/кг, что в пересчете составляет 0,13 мг/м3. Концентрация марганца в общем объеме помещения составляет 0,0027 мг/кг, что в пересчете составляет 0,0023 мг/м3. На рис. 6–7 показаны скаляры отображения концентрации диоксида азота, а на рис. 8 показана концентрация марганца в зоне резки металла.

Рис. 1. Скаляр отображения температуры воздуха в поперечном сечении

Рис. 2. Скаляр отображения температуры воздуха на расстоянии 1,5 м от пола

Рис. 3. Скаляр отображения линий тока от приточных решеток

Рис. 4. Скаляр отображения скорости воздуха в поперечном сечении

Рис. 5. Скаляр отображения скорости воздуха на расстоянии 1,5 м от пола

Рис. 6. Скаляр отображения концентраций NO2 в зоне резки металла

Рис. 7. Скаляр отображения концентраций NO2 на высоте 1,5 м от пола

Рис. 8. Скаляр отображения концентраций Mn в зоне резки металла

Текст статьи
  1. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М.: Информационно-издательский центр Минздрава России,1997. 20 с.
  2. ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (с Изменением N 1). М.: Стандартинформ, 2008. 49 с.
  3. ГН 2.2.5.3532-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 17 мая по 31 мая
Осталось 6 дней до окончания
Препринт статьи — после оплаты
Справка о публикации
БЕСПЛАТНО
Размещение электронной версии
04 июня
Загрузка в elibrary
04 июня
Рассылка печатных экземпляров
08 июня