1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА МЕСТНЫХ ОТСОСОВ

В вентиляционной технике местные вытяжные уст­ройства классифицируют в зависимости от взаимного расположения источника образования вредных веществ и приемного отверстия на закрытые и открытые. Приме­ром местного отсоса закрытого типа является вытяжной шкаф, внутри которого расположен источник вредных выделений. Для вентиляции при электросварочных ра­ботах в производственных условиях вытяжные шкафы и другие устройства закрытого типа не нашли широкого применения. Местные отсосы, используемые при свароч­ных операциях, относятся к типу открытых. При конст­руировании их учитывают размеры свариваемых деталей (малогабаритные или крупногабаритные); место прове­дения работ (на фиксированных или нефиксированных местах); вид сварки (ручная, полуавтоматическая, авто­матическая и др.).

Местные отсосы могут быть совмещены с технологи­ческим оборудованием или встроены в него, что находит все более широкое применение в отечественной и зару­бежной практике, и не связаны с оборудованием. Они могут быть стационарными и нестационарными, подвиж­ными и неподвижными. Эффективность местного отсоса может обеспечиваться дополнительным устройством —' поддувом.

Ко всем без исключения местным вытяжным устрой­ствам следуют предъявлять следующие требования: онй должны обеспечивать требуемую по санитарным нормам чистоту воздуха на обслуживаемом рабочем месте с по­мощью минимальных объемов воздуха, удаляя загряз­ненный вредными веществами воздух кратчайшим путем, минуя зону дыхания работающих; местные отсосы ре должны мешать выполнению технологических опера­ций и должны препятствовать распространению вредных цеществ по объему производственного помещения. Эти требования диктуются санитарными нормами проекти­рования и устройства вентиляции. Требование о выпол­нении технологических операций должно строго соблю­даться, в противном случае даже эффективные отсосы не будут эксплуатироваться. Требование об обеспечении чистоты воздуха с помощью минимальных объемов воз­духа определяется экономическими соображениями и должно обязательно выполняться при значительном ко­личестве местных отсосов в цехе.

Любой местный отсос состоит из двух основных частей: пылегазоприемника и воздуховодов. Конструк­тивное оформление каждой из этих двух частей и способ их соединения определяет эффективность отсоса. Особо­го внимания требует устройство приемного отверстия и его расположение относительно источника вредностей. Скорость воздуха, создаваемая отсосом в месте образо­вания вредных веществ, должна быть достаточной для их полного удаления в приемное отверстие. В физиче­ском аспекте явление описывается взаимодействием стока воздуха и источника вредных выделений. Анали­тическое решение этого вопроса сложно, так как явле­ние описывается нелинейными дифференциальными уравнениями. Для практических целей промышленной вентиляции были проведены экспериментальные иссле­дования, результаты которых необходимо учитывать для правильного устройства местных отсосов. На рис. 7 представлен точечный сток — бесконечно малого радиу­са шаровая полностью проницаемая поверхность, распо­ложенная в изотропной жидкой среде, т. е. с одинаковой Плотностью во всех направлениях. При работе побуди­теля — насоса или вентилятора — со всех сторон равно­мерно через сток будет засасываться жидкость. Если Указать несколько сфер разных радиусов (Ri, R2) с Центром в точечном стоке, то на основании принципа Неразрывности среды, изотропности и несжимаемости (воздух в практике вентиляции можно считать несжи-

маемой жидкостью) можно утверждать, что ^объемы жидкости, проходяшие через поверхность любой сферы в единицу времени (расходы), постоянны и равны про - изводителыюсти побудителя: Li—Lz=.. . = Ln~const.

Несложно определить величину скорости жидкости, на­правляющейся в сток, на любых расстояниях от стока

как отношение расхода к поверхности сферы с радиусом, равным заданному расстоянию:

e v = Z./4 я/?2,-

Соотношение скоростей жидкости в любых точках об­ратно пропорционально отношению квадратов расстоя­ний этих точек от стока: vx/vs= RIR2V что изображено на графике (рис. 7). В реальных условиях идеального то­чечного стока быть не может. Конкретная форма прием­ного отверстия несколько изменяет характер течения воздуха (жидкости) в активной зоне спектра всасыва­ния. На рис. 8 представлены спектры всасывания для круглого и прямоугольных отверстий с острыми кромка­ми, а на графике рис. 9 — кривая изменения относитель­ной скорости. Из рассмотрения графиков вполне очевид­но, что воздухоприемные отверстия должны быть максимально приближены к источнику вредных выделе­ний, так как создаваемая ими подвижность воздуха убывает примерно обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому если по каким-то причинам рас­стояние от отверстия до источника увеличилось всего на 30% (в 1,3 раза), скорость воздуха в источнике вред­ностей уменьшится на 70% (в 1,7 раза) и окажется, без­условно, недостаточной для эффективного удаления вредных веществ. Минимальный (наиболее экономич­ный) расход удаляемого воздуха достигается макси­мальным приближением отсоса к источнику с учетом требования полного обеспечения удобства проведения технологических операций, а также минимальным аэро­динамическим сопротивлением отсоса, определяемым его конструкцией, которая одновременно должна сузить зону активного всасывания, сосредоточив ее на источни­ке вредных выделений. Это главные общие принципы устройства любых местных отсосов. Специфические осо­бенности местных отсосов для конкретных условий и видов сварки будут рассмотрены ниже.

Расчет местного отсоса сводится к определению ско­рости воздуха в приемном отверстии, конструктивное оформление которого (тип отсоса) выбирается в зависи­мости от конкретных технологических условий. Для этого нужно знать необходимую величину подвижности воздуха в источнике вредностей и расстояние от источ­ника до отсоса, а также их взаимное расположение. Скорости воздуха, достаточные для удаления сварочного

аэрозоля из зоны дуги, при различных видах сварки будут указаны ниже. Их величина зависит от интенсив - ности источника, определяемой режимом сварки, ц взаимного расположения источника и отсоса. Тепловая струя сварочного факела стремится подниматься вверх. При боковом или нижнем отсосе нужно увеличивать ско­рость всасывания. Зная расстояние от отверстия д0 источника, по соответствующему для выбранного типа отсоса спектру всасывания определяют скорость воздуха в приемном сечении отсоса и производительность уста­новки. В нормативно-технической литературе для каж­дого типа отсоса указывается требуемая скорость возду - ха в его сечении, определенная заранее эксперименталь­но. Иногда не указывается максимально допустимое расстояние от приемного отверстия отсоса до источника вредностей. Увеличение этого расстояния на практике обязательно приводит к резкому снижению эффектив­ности вентиляционного устройства. Во всех случаях это расстояние не должно быть более одного гидравлическо­го диаметра местного отсоса, определяемого как отно­шение площади отверстия к половине его периметра.

Устройство местной вытяжной вентиляции должно быть увязано с действием приточной общеобменной вен­тиляции, струи которой, восполняя удаляемый из цеха воздух, не должны разносить вредности по помещению. Для этого подвижность воздуха в источнике вредностей должна быть на столько меньше скорости, создаваемой в зоне сварки местным вытяжным устройством, чтобы Б результате их взаимодействия вредные вещества эффек­тивно удалялись местным отсосом.

Ниже рассмотрены конструкции местных отсосов для различных электросварочных работ.