Расчет системы вентиляции окрасочно-сушильных камер

Расчет системы вентиляции окрасочно-сушильных камер

Расчёт объёма воздуха для автомобильной камеры: 7*4*0,25*3600=25 200м3/ч
Расчёт необходимой мощности при уличной температуре -22^оС: 7*4*0,25*3600*(18-(22))*0,00034=343 кВт

В бюджетных и китайских камерах обычно ставят приточно-вытяжные тепловентиляционные агрегаты с производительностью на 18 000м3/ч с горелкой на 200кВт, для обеспечения минимального порога скорости и температуры зимой, а в европейских профессиональных камерах ставят агрегаты уже на 24000 м3/ч - 36000м3/ч с горелками на 350 - 500кВт. 

Расчёт объёма воздуха для мебельной камеры: 2,2*4*0,25*3600=7920м3/ч
Расчёт необходимой мощности при уличной температуре -22^оС: 2,2*4*0,25*3600*(18-(22))*0,00035=107 кВт

Применение мебельных окрасочных камер с боковой аспирацией для окраски малогабаритных деталей требует значительно меньших энергоресурсов для подогрева воздуха, поэтому они значительно экономичней стандартных камер с вытяжкой в пол.


------

Целесообразно применять информацию для ОКРАСОЧНО-СУШИЛЬНЫХ КАМЕР (далее - ОСК)  при покраске транспортных средств  в специализированных автосервисах. Чтобы получить нужное лакокрасочное покрытие следует учитывать микроклимат, правильность выполнения технологии, влажность и условия в помещении. Освещение и содержание твердых частиц в воздухе также играют немаловажную роль.

На рис.  1 предоставлена схема воздушного потока, состоящая из двух частей: приточной и вытяжной вентиляции. Приточная вентиляция должна выполняется  с учетом определенных требований. В некоторых случаях камера может быть укомплектована всего одним приточным потоком. Это позволяет сэкономить средства при монтаже.

В зависимости от используемых вентиляторных установок (ВУ) изменяется параметр и характеристики воздушного потока. Они регулируются  по требованиям и характеристикам  камеры.  Чем больше их мощность, тем более мощный воздушный поток может быть создан и полнее раскрывается ресурс фильтров установки. Но мощные ВУ не всегда актуальны, они имеют более высокую стоимость, расход электроэнергии и быстрее вырабатывают рабочий ресурс фильтров. Все это существенно сказывается на общей затратности. Поэтому актуальным является произведение расчетов и подбор подходящей установки к конкретным условиям.

 Когда известна площадь камеры, можно произвести расчеты по формуле Q=3600Sv, в которой Q - нужная производительность ВУ в кубических метрах в час, S - площадь в квадратных метрах, v - скорость воздушного потока.

 При работе с лакокрасочными материалами на водной основе имеется тенденция применять более высокий воздушный поток, это обусловлено повышением производительности сушильной камеры. В связи с этим, существуют рекомендации по повышению скорости потока от 0,3 метров в секунду.

 Полное давление в рабочей камере определяется по формуле:  Где Pст - статичное давление, измеряемое в Паскалях, Рдин - динамическое, характеризующее энергию движения воздушного потока (Па).

 Важное наименьшее значение постоянного давления воздуха обусловливается из потребности формирования избыточного давления в  ОСК с целью предотвращения попадания воздуха через отверстия и места неплотных стыков. Чрезмерное повышение давления также может быть вредно для производства, т.к. может привести  к повышению воздействия на части ОСК и уменьшению ресурса установки. При выборе вентилятора способом  соотношения параметров следует создать визуальную  характеристику сети (взаимозависимость общих потерь давления p в сети с производительности Q). Также следует особо отметить в общей конструкции ОСК отличительные участки движения потока воздуха, разделяя их сечениями, определяемыми наибольшим числом известных величин (в нашем случае подобными сечениями могут являться аа, ..., зз, изображение 1)[1, 2]. Тогда в совокупном виде зависимость p с Q для ОСК с одним приточным вентилятором можно представить в виде: где l i  – длина заданного участка, м; l – коэффициент сопротивления трения; рvi – эквивалентный диаметр расчетного участка, м; ? – коэффициент местного сопротивления; Р – плотность воздуха, кг/м3; Vi  – скорость движения потока воздуха на расчетном участке, м/с; рпрф, рпф, рнф – потери давления соответственно на предварительном, потолочном и напольном фильтрах, Па.

Свойства фильтрующих элементов изменяются со временем, это обусловлено из пропускной способностью в зависимости от загрязнения и  работы самой промышленной окрасочно – сушильной камеры, свойства поступающего воздуха, типа фильтрующего элемента, характеристик самой вентиляции и множества прочих параметров. В каждом случае эти параметры определяются опытным методом и представляются в паспорте товара у изготовителей в виде первичного и максимального сопротивлений при определенных условиях эксплуатации. В общем варианте переменное сопротивление фильтрующего элемента представляется так  [4]: где ∆рiG – зависимость перепада сопротивления фильтров от его заполнения частицами ; ∆рiQ – зависимость отклонения сопротивления не использованного ранее элемента от параметров вентиляции.

При работе вентиляции без фильтрующего элемента, общее давление будет использоваться как эквивалентное для произведения расчетов при вычислении сопротивления фильтра.  Следовательно, при такого рода комплектации ОСК постоянное давление в рабочей камере будет возрастать согласно критерию заполнения напольного фильтра. В определенных вариантах для компенсации перемены постоянного давления в рабочей камере применяют выходную заслонку, переменное сопротивление которой будет создаваться в данной зависимости:   при  Рнф.max – наибольшее сопротивление напольного фильтрующего элемента, Па; Рнф(t) – сопротивление напольного фильтрующего элемента в заданный промежуток времени, Па. Тогда полное давление, созданное приточным электровентилятором, может быть предоставлено в следующем виде:   где рпв(t) – общее давление, нагнетенное электровентилятором приточной вентиляции для данного  момента, Па; Sрl – общие  потери давления от сопротивления при движении по воздуховоду, Па; рфi(t) – сопротивление i-го фильтрующего элемента для данного момента времени, Па; рξi – потери давления в i-м фасонном элементе воздушной сети (местном сопротивлении), Па; рр.к. – потери давления от сопротивления трения в рабочей камере, Па; ру – потери на удар при выходе воздушного потока в атмосферу, Па.

Все компоненты выражения (6) представлены величинами переменными и находятся в зависимости от состояния фильтров, характеристик вентиляторов и производительности вентиляции для рассматриваемого момента времени.

При использовании вентиляции с двухмотороной системой, камера соединена с воздушной сетью, между приточной и вытяжной вентиляцией. В данном случае вентилятор приточной вентиляции формирует в рабочей камере положительные динамическое и статическое давления. Вытяжной вентилятор, в свою очередь, будет формировать в рабочей камере негативное статическое давление. В данном случае реальное статическое давление в рабочей камере, в зависимости от текущего состояния фильтров, характеристики воздушной сети ОСК и рабочих характеристик вентиляторов, может получать как положительное, так и отрицательное значения. Вывод величины статического давления в область отрицательных значений (вакуум) неизбежно приводит к подсосу пыли из неплотностей стыков стеновых панелей рабочей камеры и появлению брака в работе. Следовательно, свойства вентилятора вытяжной вентиляции должны быть выбраны и согласованы с вентилятором приточной вентиляции с таким расчетом, чтобы при всех режимах работы статическое давление в рабочей камере имело наименьшее положительное значение.

Общее  значение давления, созданное  2-мя вентиляторами, смонтированными последовательно и подающими воздух на 1 сеть, вычисляют суммированием  их характеристик при одинаковой работе [1]. При этом, не беря в учет потери воздуха в ОСК, выражение (6) для ОСК с двухмоторными ВУ выведем к следующей формуле:  где рBB(t) – общее давление, создаваемое вентилятором вытяжной вентиляции для данного момента, Па.

Параметр изменения давления от положительного к отрицательному может изменяться в зависимости от качества и срока эксплуатации фильтрующих, общих характеристик воздуховодов, данных вентиляторов и предмета окраски, пребывающего в ОСК. Наиболее удачным для предоставления выбора комплектующих ОСК представляется присутствие области перехода в объеме напольного фильтра. Тогда, получая статическое давление в данной области одинаковым атмосферному, можем представить выражение (7) в варианте последующих двух зависимостей:    где  p°пв (t) и p°вв (t)  функции изменения параметра полного давления, создаваемого как нагнетающим так и вытяжным вентиляторами по времени, задающие требуемые параметры воздушного потока, Па; ∆рпр.ф.(t) – функция изменения сопротивления предварительного фильтра по времени, Па; ∆рпот.ф.(t) – функция изменения сопротивления потолочного фильтра по времени, Па; нв pl и вв pl –потери давления при трении о части камеры, частей воздуховода приточной вентиляции до самой  камеры и от нее до выходного сечения канала вывода воздуха в атмосферу, Па;   – суммарные потери давления на фасонных элементах и участках воздуховодов от входного сечения канала приточной вентиляции  до рабочей камеры и от рабочей камеры до выходного сечения канала вывода воздуха, Па; ∆рн.ф.(t) – параметр изменения сопротивления напольного фильтра по времени, Па; рс – скоростной напор на границе перехода, Па.

Обе установки служат для перемещения заданного объема воздуха (8) и (9) предоставим это в виде фомулы [5]:  где К – коэффициент согласования (СВУ).

Извлеченный показатель определяет отношение полных давлений, формируемых вентиляторами вытяжной и приточной вентиляции, при котором в рабочей камере гарантируется наименьшее положительное значение избыточного давления воздуха. Принимая во внимание, что и тот и другой вентилятора имеют равную фактическую производительность, допускается установить, что полученный показатель К отображает отношение мощностей, потребляемых вентиляторными установками ОСК. Выражение (10) дает возможность моделировать разные состояния воздушной сети ОСК, получая для любого варианта оптимальные характеристики вентиляторных установок.

На рисунке 2 показан план зависимости коэффициента К от времени работы в границах полного цикла эксплуатации фильтров (предварительного и напольного – 120 часов, потолочного – 1200 часов) для системы вентиляции ОСК ЭКСПЕРТ.

Цикличная кривая в графике отображает изменение значения связи потребляемых мощностей вентиляторов, удовлетворяющее условию обеспечения наименьшего значения избыточного давления в рабочей камере без применения заслонки регулировки. Отношение установленной мощности ВУ должно соответствовать значению Копт в графике, а осуществление требования минимизации избыточного давления в рабочей камере в каждый определенный период времени будет гарантироваться поворотом заслонки регулировки в угол aраб = at в диапазоне с aнач до aкон.

При оснащении ОСК вентиляционными установками, соотношение заданных мощностей которых составляет Kфакт, превышающее значение Kопт, заслонку регулирования следует  смещать  на дополнительный угол aизб,  соответствующий значению избыточной мощности вытяжной вентиляторной установки. Тогда рабочий угол заслонки будет составлять aраб = at + aизб.

Для системы вентиляции ОСК ЭКСПЕРТ с Кфакт=1,15 расчет по выражению (10) даст  Копт=0,748, что соответствует избыточной мощности вытяжного вентилятора Nизб=3,216 кВт. Для его компенсации ОСК функционирует с постоянным начальным значением угла поворота заслонки αизб=21,3°.

Обнаруженный  коэффициент согласования дает возможность  осуществлять подбор ВУ с наиболее подходящими параметрами до начала монтажа, во время создания проектной документации камеры, последовательность описана ниже (рис. 3):

1) выстроение  характеристик окрасочно – сушильной камеры  в координатах Q - p (крив. 1, рис. 3);

2) расчеты коэффициента К для конкретной ОСК;

3) нахождение расположения точки (Т) на характеристике воздушной сети;

4) нахождение параметра давления, созданного вентилятором приточной вентиляции Рпв в точке К Т Н + = 1 , расположенной на ординате, опущенной из рабочей точки Т;

5) подбор параметров электровентилятора приточной вентиляции (кривая 3, рис. 3), проходящей через точку Н;

6) вычисление объема давления рвв, которое создается вытяжной вентиляцией, равной В=Н×К; 7);

7) расчет характеристик  электровентилятора вытяжной вентиляции (крив. 2, рис. 3), пересекающей ординату, опущенную из точки Т в точке В;

8) Выстроение общей характеристики ВУ (4). При применении данного метода предоставляется возможность выбрать нужные установки с наиболее подходящими параметрами. Правильно подобранные установки обеспечат высокий КПД при низких затратах ресурсов. Также существует возможность обоснованного выбора наиболее подходящих для ОСК фильтров, ресурс которых будет зависеть от мощности вентиляторных установок. 

Эксперт Групп предоставляет услуги по проектированию, монтажу, модернизации и ремонту систем вентиляции покрасочной камеры. Звоните - 7 (499) 709 72 57