Исследование методов охлаждения садки колпаковой печи с помощью математического моделирования

|1,500 |1250 |0,975 |23,000 |975 |Серийные |15,000 |

На рис. 5 приведены кривые изменения коэффициента теплообмена к воздуху -

(. Начальное значение этого коэффициента равно 50, дальнейшее его изменение

приведет к сокращению процесса охлаждения. Чтобы достичь изменения скорости

процесса охлаждения рулонов под муфелем на 25 %, величина коэффициента (

должна равняться 82,53. Также на рис. 5 приведены кривые охлаждения, при

которых коэффициент теплообмена к воздуху соответственно равен 75 и 100.

Влияние коэффициента теплообмена к воздуху - ( на скорость охлаждения садки

колпаковой печи

[pic]

(=50 Вт /(м2(К), 2. (=75 Вт /(м2(К), 3. (=82.53 Вт /(м2(К), 4. (=100 Вт

/(м2(К)

Рис. 5

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Анализ потенциально опасных и вредных факторов, сопутствующих работе с

компьютером

В данном разделе проводится анализ потенциально опасных и вредных

производственных факторов, сопутствующих работе с персональным компьютером.

Анализ условий труда имеет основное значение для разработки мероприятий,

обеспечивающих защиту работающих от опасных и вредных производственных

факторов.

Результаты анализа потенциально опасных и вредных производственных факторов

представлены в табл. 18, в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 /7/.

Таблица 18

Потенциально опасные и вредные факторы

|Наименование |Используемое |Опасные и вредные |

|операции |оборудование |факторы |

|1 |2 |3 |

|Работа с ПК |Процессор, монитор, |Ультрафиолетовое |

| |защитный экран, |излучение, рентгеновское|

| |клавиатура |излучение, гиподинамия, |

| | |прямая и отраженная |

| | |блескость |

|Работа с ПК и принтером |ПК, принтер |Опасный уровень |

| | |напряжения в |

| | |электрической цепи, |

| | |замыкание которой может |

| | |произойти через тело |

| | |человека, U=220 В |

Продолжение табл. 18

|1 |2 |3 |

|Работа с сопутствующей |Учебники, тетради |Недостаток естественного|

|литературой | |освещения, пониженная |

| | |контрастность |

|Работа с принтером |Матричный принтер |Повышенный уровень шума |

| | |на рабочем месте |

Санитарно-гигиеническая и противопожарная характеристики помещений

машинного зала

Исследовательская работа проводится в машинном зале, расположенном в

подвале пятиэтажного здания и имеющем следующие размеры: площадь - 48 м2,

высота - 3,5 м2, объем - 168 м3. Стены зала кирпичные, покрыты штукатуркой

и краской. Пол покрыт линолеумом, потолок побелен.

Все оборудование, применяемое в машинном зале, соответствует «Санитарным

нормам проектирования промышленных предприятий /7/,/11/, /13/ и его

характеристики приведены в табл. 19.

Число одновременно работающих преподавателей и студентов не должно

превышать 14 человек. При этом на одного человека приходится 12 м3 объема и

3,48 м2 площади.

Категория работ - легкая. Работы производятся сидя за столом перед экраном

монитора, не связаны с переносом тяжестей, не требуют больших физических

усилий.

В машинном зале отсутствует избыток тепла, поддерживаются условия для

создания благоприятного микроклимата. Все данные по

климатическим условиям приведены в

табл. 20.

Таблица 19

Оборудование машинного зала

|Наименование оборудования |Количество, шт.|Площадь, м2 |

|Персональные компьютеры (ПК) |11 |6,5 |

|Принтеры |2 |1,7 |

|Столы для установки ПК |8 |24,0 |

|Столы преподавателей |2 |3,6 |

|Шкафы для хранения бумаг и дискет |2 |6,3 |

|Сейф |1 |0,6 |

|Стулья |18 |5,3 |

|ИТОГО: | |48,0 |

Таблица 20

Климатические параметры машинного зала

|Параметры |Значение |

|Температура воздуха в холодный период, 0С |20 |

|Температура воздуха в теплый период, 0С |22 |

|Относительная влажность воздуха, % |50-60 |

|Скорость движения воздуха, м/с |0,1 |

В качестве нагревательных приборов в холодный период года используются

водяные радиаторы с температурой воды до 80 0С.

В машинном зале предусмотрено естественное и искусственное освещение. Нормы

естественного освещения приведены в табл. 21, составленной по СНИП II-4-79

/20/ - /23/.

Искусственное освещение машинного зала представляет собой общее освещение

люминесцентными лампами. Нормы искусственного освещения приведены в табл.

22.

Электроснабжение машинного зала осуществляется присоединением к

низковольтной сети энергосистемы. По опасности поражения электрическим

током машинный зал относится к помещениям с повышенной опасностью. Возможно

одновременное касание металлического корпуса электроустановки и

заземленного трубопровода.

Выполняемые работы относятся пожароопасным категории «В».

Помещение по пожароопасности классифицируется как категории П1-1а, так как

в нем находятся сгораемые предметы: компьютеры, принтеры, шкафы, столы,

стулья. Здание имеет II степень огнестойкости. Стены и перегородки здания

несгораемые, имеют предел огнестойкости 0,25-0,75 часов. Для тушения пожара

в здании предусмотрены огнетушители ОП-5, для тушения электроустановок ОУ-

Проход между столами - 4 метра. Столы с компьютерами стоят вдоль стен.

Ширина выхода - 1,7 метра. Расстояние от наиболее удаленного рабочего места

до выхода из помещения - 9 метров. Машины имеют закрытое исполнение. Это

удовлетворяет требованиям СНИП II-2-80 /21/.

Таблица 21

Нормы естественного освещения

| |мм |работ | | |о |го | |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |

|Считыва-|0,5 | III |5 |III |1 |1 |5 |

|ние | | | | | | | |

Продолжение табл. 21

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |

|Работа с|1 |V |3 |III |1 |1 |3 |

|-рой | | | | | | | |

|Распечат|5 |V |3 |II |1 |1 |3 |

Таблица 22

Нормы искусственного освещения

| |зритель- |объекта с |ика |ь |ь |

| | | | |н-ная, |лк |

| | | | |лк | |

|Считывание |III |большой |средний |400 |200 |

|Работа с |V |средний |светлый |400 |200 |

| |V |средний |светлый |400 |200 |

Разработка мер защиты от выявленных опасных и вредных факторов

Расчет искусственного освещения

Необходимо улучшить освещенность машинного зала и пересмотреть количество

люминесцентных ламп.

Исходные данные: лампы - ЛБ 40; площадь зала - 48 м2; освещенность - 200

лк; высота подвеса - 3,5 м; коэффициент запаса - 1,5

Определяем суммарную мощность осветительной установки и количество

светильников методом удельной мощности.

Удельная мощность установки:

Py = 18 Вт/м2 ,

Суммарная мощность установки вычисляется по формуле:

Pх = Py(S,

(7)

где S - площадь зала, м2;

Px = 18(48 = 864 Вт

Количество светильников вычисляется по формуле:

N = Px/(Pл(n)

(8)

где Pл - мощность одной лампы, Вт;

n - количество светильников в лампе, шт.

N = 864 / (400(3) = 7

Результаты расчетов показали, что необходимо добавить один светильник к

шести имеющимся.

Защита от излучения мониторов

Для ослабления излучения мониторов установлены защитные экраны «SEPOMS F-

14SB» на монитор каждого компьютера. Количество защитных экранов - 11 штук.

Данные экраны позволяют снизить аккумуляцию статического электричества,

поглощают 100 % ультрафиолетового и рентгеновского излучения.

Защита от опасного уровня напряжений в электрической цепи.

ГОСТ 12.1.038-83 /21/ устанавливает предельно допустимые напряжения

прикосновения и токи, протекающие через тело человека. В данном случае при

наличии переменного тока частотой 50 Гц допустимое напряжение прикосновения

должно быть не более 2 В, а ток - не более 0,3 мА. Вследствие этого

необходимо произвести расчет защитного заземления.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 23.

Имеем также: тип заземлителя - стержневой (трубчатый с толщиной стенки 3,5

мм); заземлитель - заглубленный; расположение вертикальных заземлителей -

по четырехугольному контуру; грунт - чернозем; климатическая зона - III.

Расстояние между трубами определяем по формуле:

Lт = С(lт,

(9)

где С - константа для расчета заглубленных заземлителей;

Lт = 1(100 = 100 см

Таблица 23

Расчет защитного заземления

|Исходные данные |Обозначение |Величина |

|Расчетный ток замыкания на землю, А |I3 |3 |

|Длина трубы, см |Iт |100 |

|Диаметр трубы, см |dт |6 |

|Ширина соединяющей полосы, см |b |6 |

|Глубина заложения, см |h |120 |

|Сопротивление земли, Ом |R3 |4 |

Вычисляем расстояние от поверхности земли до середины трубы по формуле:

t = h+lт/2

(10)

t = 120+100/2 = 170

Определяем наибольшее допустимое сопротивление заземления по формуле:

R3 = 125/I3

(11)

R3 = 125/3 = 41 Ом

Вычисляем расчетное удельное сопротивление грунта для труб по формуле:

Pрас.т. = Pтабл(КГГ

(12)

где Pрас.т. - удельное сопротивление грунта, Ом(см;

КГГ - повышающий коэффициент для стержневого заземлителя;

Pрас.т. = 20000(1,5 = 30000 Ом(см

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта для соединительной

полосы по формуле:

Pрас.т. = Pтабл( КГГ ,

(13)

где КГГ - повышающий коэффициент для полосового заземлителя;

Pрас.т. = 20000(3,25 = 65000 Ом(см

Количество труб, которое необходимо забить в грунт, без учета коэффициента

экранирования определяем по формуле:

nт ((эт = Rт/R3 ,

(14)

nт ((эт =174,25/4 = 44 шт

Необходимое количество труб с учетом коэффициента экранирования определим

по формуле:

nтэ = nт/(эт

(15)

где nтэ - количество труб, шт.;

(эт - коэффициент экранирования;

nтэ = 44/0,48 = 92 шт

Расчетное сопротивление трубчатых заземлителей без учета соединяющей полосы

определяем по формуле:

Rрас.n = Rт/nтэ ((эт ,

(16)

Rрас.n = 174,25/92(0,48 = 3,95 Ом

Вычисляем длину соединяющей полосы по формуле:

Lсп = 1,05(Lт(nтэ-1)

(17)

Lсп = 1,05(100(92-1) = 9,555 м

Утилизация компьютеров

Списанные и непригодные к эксплуатации компьютеры утилизируют. В ломе

содержатся: золото, серебро, алюминий, медь, никель и пластмассовый лом.

Все это можно, после последующей обработке вторично использовать в

промышленности.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Изучение влияния вида атмосферы и типа колец на длительность периода

охлаждения

На основе проведенных исследований, с помощью математической модели, где

изучалось влияние вида атмосферы на длительность периода охлаждения,

получены результаты которые представлены на рис. 6 -11.

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при различном содержании водорода в

газе

[pic]

1 - 5 % Н2; 2 - 25 % Н2; 3 - 50 % Н2; 4 - 75 % Н2; 5 - 100 % Н2

Рис. 6

На рис. 6 представлены данные расчета процесса охлаждения при обычных

серийных конвективных конвекторных кольцах, с различным содержанием Н2 в

защитной атмосфере.

Видно, что повышение процентного содержания водорода в защитной атмосфере

колпаковой печи позволяет ускорить процесс охлаждения садки на 15-20 %.

Налицо увеличение экономичности и производительности КП, но возрастают

потребности в дополнительном подводе водорода, что повышает требования к

условиям безопасности.

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием

водорода в защитном газе - 5 %

[pic]

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК

Рис. 7

Из дальнейшего изучения факторов, влияющих на скорость охлаждения садки и

качество производимой продукции в печи, следующим этапом было применения

радиационно-конвективных колец (конструкция МИСиС - Стальпроект - НЛМК) при

различной концентрации водорода в защитном газе.

На рис. 7 представлены графики, полученные при использовании РКК высотой

200 мм при различном процентном содержании водорода в защитной атмосфере.

Из приведенных графиков следует, что скорость процесса охлаждения садки

увеличивается на 10-18 %, по сравнению с процессами без использования РКК.

Этот способ охлаждения более эффективен, чем охлаждение без использования

РКК, причем эти кольца, обеспечивают и улучшение прогрева садки.

На рис. 8 представлены графики, полученные на основе исследования садки

колпаковой печи, с использованием РКК, но с содержанием

водорода в защитном

газе 25 %.

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием

водорода в защитном газе -25 %

[pic]

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК

Рис. 8

Из показанных выше графиков (рис. 8) видно, с увеличением содержания

водорода в защитном газе, а именно 25 %, длительность процесса охлаждения

сокращается, в среднем, на 21 %.

При использовании 50 % водорода в защитном газе колпаковой печи, где также

применялись РКК (рис. 9), наблюдалось сокращение процесса охлаждения садки

печи приблизительно на 23 % цикла охлаждения.

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием

водорода в защитном газе - 50 %

[pic]

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК

Рис. 9

Более быстрый способ охлаждения садки колпаковой печи приведен на рис. 10.

В данном опыте, также использовались РКК от 1 до 4 на садку, но водородная

среда в защитном газе была больше, чем в предыдущем, она составила 75 %

всего газа.

Скорость охлаждения садки колпаковой печи увеличилась на 27,6 %.

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием

водорода в защитном газе - 75 %

[pic]

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК

Рис. 10

На рис. 11 представлены результаты эксперимента, то есть кривые охлаждения

полученные в полностью водородной среде защитного газа. Скорость охлаждения

садки увеличилась на 30 % (по сравнению с охлаждением в среде защитного

газа с 5 % Н2).

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием

водорода в защитном газе - 100 %

[pic]

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК.

Рис. 11

По результатам исследований была составлена сводная таблица, в которой в

обобщенном виде представлены результаты расчетного эксперимента

(проводившегося на математической модели), при различном содержании

водорода в защитной среде колпаковой печи и с использованием радиационно-

конвективных конвекторных колец - РКК.

В табл. 24, также как и на графиках охлаждения, заметны положительные и

отрицательные стороны того или иного эксперимента, проводимого на модели

колпаковой печи ЛПЦ-5 применительно к условиям ММК.

Таблица 24

Влияние различных факторов на скорость процесса охлаждения в колпаковой

печи

|Показатели, влияющие на изменение |Время |

|хода процесса охлаждения садки |охлаждения, ч |

|Содержание в защитном газе (з. г.)|69,3 |

|5 % - Н2 | |

|Содержание в защитном газе (з. г.)|46,10 |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6

МЕНЮ

Исследование методов охлаждения садки колпаковой печи с помощью математического моделирования

ИНТЕРЕСНОЕ