Zalecenia dla optymalnej wentylacji i skutecznego rozproszenia zanieczyszczeń stalowni: dobór i umiejscowienie nowego aeratora statycznego na dachu.
Projekt wykonany przez EOLIOS dla stalowni Aubert et Duval polega na analizie doboru i umiejscowienia nowego aeratora statycznego (Robertson) na dachu. Głównym celem jest zapewnienie skutecznej wentylacji stalowni przez wyznaczenie optymalnych wymiarów aeratora statycznego.
Najważniejsze. EOLIOS dobrał i umiejscowił nowy aerator statyczny (Robertson) na dachu stalowni Aubert et Duval. Inwentaryzacja trzech hal, próby dymowe, termowizja i dwanaście miesięcy danych meteorologicznych zasiliły model CFD: dodanie aeratora ciesielskiego nad piecem 8 obniża temperaturę pod dachem i przyspiesza odprowadzanie dymów przy niemal niezmienionym wydatku wyciągu.
EOLIOS realizuje projekt dla stalowni Aubert et Duval, polegający na analizie doboru i umiejscowienia nowego aeratora statycznego na dachu. Głównym celem jest zapewnienie skutecznej wentylacji stalowni przez wyznaczenie optymalnych wymiarów aeratora. Pozwoli to dotrzymać norm emisji zanieczyszczeń, zoptymalizować komfort przepływowy i cieplny oraz poprawić jakość powietrza.
Analiza obejmuje również pogłębioną analizę ruchu powietrza w stalowni, aby lepiej zrozumieć rozkład pyłu i dymu powstających przy pracach przemysłowych. Analiza ta pozwoli ocenić wpływ aeratora na rozprzestrzenianie się tych cząstek oraz zaproponować środki zapobiegania i nadzoru nad zanieczyszczeniem.
Wyniki tej analizy będą miały zasadnicze znaczenie dla dokładnego określenia wymiarów aeratora i jego optymalnego położenia na dachu. Ponadto pozwolą sformułować zalecenia ograniczające rozprzestrzenianie się pyłu i dymu, zapewniając tym samym lepszą jakość powietrza i zmniejszając ryzyko zanieczyszczenia.
Aerator statyczny (świetlik wyciągowy typu Robertson) to urządzenie wyciągowe na dachu bez napędu: odprowadza gorące powietrze ciągiem termicznym, a ruch wznoszący wywołuje różnica gęstości między ciepłym powietrzem wewnętrznym a powietrzem zewnętrznym.
Warto zauważyć, że analiza ujmuje kilka różnych scenariuszy, o odmiennych układach i wydatkach powietrza. Celem analizy jest zatem dobranie aeratora odpowiednio do każdego scenariusza, przy dotrzymaniu norm emisji i poprawie jakości powietrza.
W trakcie analizy wykonanej dla stalowni Aubert et Duval przeprowadzono kilka działań, aby uchwycić zjawiska cieplno-powietrzne obiektu.
Obejście całego zakładu pozwoliło zobaczyć poszczególne procesy oraz zrozumieć szczególne zagadnienia.
Inwentaryzacje wykonano, aby ustalić położenie i wymiary żaluzji oraz otworów w trzech halach stalowni.
Zdjęcia termowizyjne wykonano, aby zmierzyć temperaturę przegród, a pomiary wymiarów przeprowadzono, aby sporządzić modele 3D brakujących części.
Próby dymowe stały się narzędziem nieodzownym w ocenie zjawisk cieplno-powietrznych na obiektach przemysłowych. Pozwalają one zobrazować przepływy powietrza i wskazać ewentualne strefy zastoju, dając w ten sposób dokładną analizę obiegu powietrza w danym środowisku.
Próba dymowa polega na wypuszczeniu niezanieczyszczającego dymu znacznikowego na bazie wody i glikolu, aby uwidocznić tory powietrza. Ujawnia strefy zastoju i rzeczywiste obiegi, niemożliwe do zauważenia okiem.
Próby dymowe odgrywają rolę kluczową w analizie zjawisk cieplno-powietrznych obiektu. Pozwalają wskazać miejsca wrażliwe i zaproponować dopasowane rozwiązania, aby poprawić obieg powietrza oraz jakość warunków cieplnych.
Wykonane niedawno na obiekcie przemysłowym próby pozwoliły uwidocznić poszczególne tory powietrza, od źródła ciepła aż do wylotów napowietrzania, przez wszystkie elementy budynku. Dzięki tym obserwacjom inżynierowie mogli wskazać punkty gorące oraz strefy słabo wentylowane.
Do przeprowadzenia tych prób użyto specjalnych dymów. Zostały one wytworzone z niezanieczyszczającej cieczy na bazie wody i glikolu, co zapewnia nieszkodliwość dla środowiska i zdrowia osób obecnych na obiekcie.
Uzyskane wyniki pozwoliły wykryć strefy zastoju powietrza, sprzyjające powstawaniu strumieni gorącego powietrza i mikroklimatu nieprzyjemnego dla pracowników.
Dzięki tym informacjom wprowadzono usprawnienia w wentylacji obiektu, pozwalające utworzyć przyjemniejsze i bezpieczniejsze środowisko pracy.
Następnie zdjęcia termowizyjne posłużyły do uwidocznienia głównych źródeł zjawisk cieplnych oraz strefy o większym i mniejszym nasyceniu ciepłem.
Zmierzone temperatury porównano z wynikami Symulacje CFD, aby sprawdzić ich spójność. Uwzględniono emisyjność poszczególnych powierzchni przy szacowaniu temperatur.
W czasie dwóch wizyt na obiekcie, zewnętrzne warunki meteorologiczne zostały odczytane, co posłuży jako podstawa dla symulacji bazowych. Następnie dane meteorologiczne ze stacji najbliższej obiektowi zebrano za okres 12 miesięcy.
Te dokładne informacje z odczytów meteorologicznych pozwolą nam wybrać warunki klimatyczne właściwe dla celów analizy. Warunki odczytane w czasie drugiej wizyty posłużyły do pierwszego modelowania, aby potwierdzić prawidłowe wprowadzenie warunków do modelu.
Zebrane informacje obejmują prędkość i kierunek wiatru oraz średnią temperaturę minimalną w zimie i średnią temperaturę maksymalną w lecie. Ponadto uwzględniono również najbardziej skrajne zarejestrowane szczyty temperatur.
Dane te odgrywają rolę rozstrzygającą w dostosowaniu strategii wentylacji, aby zapewnić optymalny komfort operatorów zakładu przez cały rok.
Symulacja została wykonana metodą CFD (Computational Fluid Dynamics), która pozwala analizować i przewidywać ruch płynów, takich jak powietrze i gazy. To podejście wirtualne pozwala symulować zjawiska cieplno-powietrznych w stalowni z uwzględnieniem oddziaływań między poszczególnymi powierzchniami, źródłami ciepła i przepływami powietrza. Dzięki CFD można zobrazować i szczegółowo przeanalizować przepływy, temperatury oraz stężenia gazów, co przyczynia się do lepszego zrozumienia procesów oraz do optymalizacji skuteczności i bezpieczeństwa instalacji.
Modelowanie geometryczne jest etapem kluczowym w Symulacje CFD. Pozwala wiernie odwzorować geometrię analizowanego obiektu lub budynku oraz określić warunki brzegowe, takie jak przegrody, otwory na zewnątrz oraz wewnętrzne zyski ciepła. Modelowanie geometryczne pozwala również uprościć model przez usunięcie elementów nieistotnych, co ułatwia interpretację wyników.
Symulacja została wykonana metodą CFD (Computational Fluid Dynamics), która pozwala analizować i przewidywać ruch płynów, takich jak powietrze i gazy. To podejście wirtualne pozwala symulować zjawiska cieplno-powietrznych w stalowni z uwzględnieniem oddziaływań między poszczególnymi powierzchniami, źródłami ciepła i przepływami powietrza. Dzięki CFD można zobrazować i szczegółowo przeanalizować przepływy, temperatury oraz stężenia gazów, co przyczynia się do lepszego zrozumienia procesów oraz do optymalizacji skuteczności i bezpieczeństwa instalacji.
W odniesieniu do budynków CFD pozwala analizować prędkości powietrza, ciśnienia oraz temperatury wewnątrz i wokół przestrzeni budowlanych. Pozwala to lepiej zrozumieć warunki przepływowe i cieplne, w szczególności na potrzeby projektowania instalacji wentylacyjnych oraz klimatyzacji. Symulacje CFD są szczególnie przydatne w poprawie komfortu wewnętrznego przez optymalizację przepływ powietrza, co przyczynia się do lepszego efektywność energetyczna i dobrego samopoczucia użytkowników.
W tej analizie zbadano dwa układy, aby ocenić skuteczność odciągu pyłu przy pracy pieca z otwartymi drzwiami. Pierwszym układem był układ bazowy, drugi obejmował natomiast dodanie aeratorów statycznych i zamknięcie niewłaściwej żaluzji.
Wyniki pokazały, że w drugim przypadku obserwowano znacznie skuteczniejszy odciąg pyłu niż w układ bazowy, co pozwala na szybsze odprowadzenie bliżej źródła emisji. Przyczynia się to do zapewnienia czystszego i bezpieczniejszego środowiska pracy.
Jedną z głównych stawek tej analizy jest zrozumienie, jak ciepło rozkłada się wewnątrz zakładu i jak wpływa na poszczególne strefy pracy. Konieczne jest wskazanie strefy o nadmiernie wysokich temperaturach i wprowadzenie środków łagodzących wpływ ciepła na pracowników.
Analiza pierwotnego układu zakładu wykazała słaby obieg powietrza w niektórych strefach, co powodowało w nich wysokie temperatury. Może to wynikać z takich czynników jak położenie źródeł ciepła, rozmieszczenie urządzeń lub obieg powietrza w przestrzeni. Dodanie aeratorów statycznych w drugim układzie pozwoliło zaradzić temu problemowi.
Aeratory te przyczyniły się do zwiększenia obiegu powietrza w zakładzie, ułatwiając odprowadzanie gorącego powietrza i sprzyjając dopływowi powietrza świeżego. Dało to dwa korzystne skutki. Po pierwsze, wyrównanie prędkości powietrza pozwoliło zmniejszyć strefy słabego obiegu, co przyczyniło się do lepszego rozkładu ciepła w zakładzie. Doprowadziło to do zmniejszenia rozpiętości temperatur między poszczególnymi strefami pracy, poprawiając komfort cieplny pracowników. Ponadto wyrównanie temperatur pozwoliło obniżyć wysokie temperatury, zwłaszcza w warunkach letnich, gdy temperatury zewnętrzne mogą być wyższe.
Analiza rozkładu pyłów i zanieczyszczeń w zakładzie uwidoczniła skuteczność instalacji odprowadzających, takich jak aeratory statyczne i okapy. Urządzenia te mają na celu zmniejszenie obecności pyłów i zanieczyszczeń w powietrzu zakładu. Pierwszy układ zakładu wykazał wysokie stężenia pyłów i zanieczyszczeń, umiejscowione głównie w pobliżu pieców. W pozostałej części zakładu stężenia pyłów i zanieczyszczeń były natomiast względnie równomierne.
Drugi układ pozwolił natomiast poprawić rozprowadzenie ruchu powietrza w dolnej części zakładu, zmniejszając w ten sposób strefy wysokich stężeń pyłów i zanieczyszczeń. Wskazuje to, że optymalizacja instalacji odprowadzających przyczyniła się do lepszego rozłożenia cząstek i zanieczyszczeń w całym zakładzie, umożliwiając łatwiejsze ich usuwanie. Wyniki te podkreślają znaczenie właściwego projektowania instalacji odprowadzających i wentylacyjnych w zakładach. Wskazując główne źródła pyłów i zanieczyszczeń, można wdrożyć skuteczne urządzenia zbierające i odprowadzające, aby ograniczyć ich rozprzestrzenianie się w powietrzu zakładu.
Płaszczyzna ciśnienia neutralnego to wysokość w pomieszczeniu wentylowanym naturalnie, na której ciśnienie wewnętrzne równa się zewnętrznemu. Poniżej powietrze wpływa, powyżej wypływa. Jej położenie wyznacza rozmieszczenie wlotów i wylotów powietrza.
Płaszczyzny ciśnienia neutralnego odgrywają rolę rozstrzygającą w projektowaniu instalacji Wentylacja naturalna budynków. Służą do ustalenia miejsc strategicznych, w których należy umieścić otwory wlotowe i wylotowe powietrza, aby zoptymalizować obieg powietrza. Płaszczyzna ciśnienia neutralnego to wyobrażona powierzchnia wewnątrz przestrzeni wentylowanej, na której ciśnienie statyczne jest zrównoważone. Oznacza to, że siły wywierane przez powietrze wpływające i wypływające w tej strefie są równe. W większości przypadków otwory wlotowe powietrza umieszcza się w dolnej części przestrzeni wentylowanej, gdzie ciśnienie jest wyższe.
Wyższe ciśnienie wynika zwykle z różnic temperatury między wnętrzem a otoczeniem budynku oraz z gęstości powietrza. Otwory wlotowe pozwalają powietrzu świeżemu wnikać do przestrzeni wentylowanej. Z drugiej strony otwory wylotowe powietrza umieszcza się u góry, gdzie ciśnienie jest niższe. Wynika to z różnicy wysokości między otworami wlotowymi i wylotowymi oraz z przepływów powietrza wywołanych czynnikami zewnętrznymi, takimi jak wiatr.
Umieszczenie otworów wylotowych u góry przestrzeni wentylowanej sprawia, że powietrze zużyte jest odprowadzane skuteczniej, zapewniając tym samym lepszą jakość powietrza wewnętrznego. Przy poszanowaniu płaszczyzn ciśnienia neutralnego projektanci mogą zapewnić skuteczną wentylację naturalną i równomierny rozdział powietrza świeżego w całej przestrzeni.
Ten etap należy do dobór aeratorów statycznych metodą CFD. Wykonane symulacje objęły następnie montaż nowego aeratora ciesielskiego nad piecem 8. Wyniki symulacji pokazały, że nowo dodany aerator ciesielski ma wpływ znaczący na przepływy powietrza. Obserwuje się zanik strumienia skierowanego od piecem 8 do małych aeratorów ciesielskich już istniejących.
W odniesieniu do rozkładu temperatury wyniki wskazują rozkład podobny do poprzednich scenariuszy, ale z wyraźnym obniżeniem temperatury pod dachem dzięki obecności aeratora ciesielskiego.
Temperatura pod dachem obniża się znacznie dzięki szybkiemu odprowadzeniu gorącego powietrza obciążonego ciepłem przez aerator ciesielski. Wyniki podkreślają również, że całkowity wydatek wyciągu pozostaje w zasadzie niezmienny, z lekkim wzrostem względem układu istniejącego. Wyniki te wykazują skuteczność aeratora ciesielskiego dodanego nad piecem 8 w szybkim odprowadzaniu gorącego powietrza obciążonego ciepłem. Zmiana ta przyczynia się zatem do poprawy przepływów powietrza i warunków cieplnych w budynku.
Celem analizy było dobranie i umiejscowienie nowego urządzenia napowietrzania statycznego na dachu stalowni. Analiza miała również odwzorować ruch powietrza i rozkład temperatury w całej stalowni oraz przeanalizować rozkład pyłu i dymu na wysokości aeratora.
Plany prędkości na wysokości człowieka wykazały rozkład względnie równomierny, niezależny od warunków zewnętrznych. Ruch konwekcyjny wywołany przez elementy gorące, takie jak piece, wlewki, kadzie żużlowe i kadzie odlewnicze, jest głównym motorem przepływów w stalowni.
Na wysokości aeratora statycznego (Robertson) rozkłady prędkości wykazały skuteczne odprowadzanie na całej jego długości, przy rozkładzie względnie równomiernym.
Rozkład zanieczyszczeń w przekroju aeratora statycznego ujawnił strefę wysokiego stężenia nieco przesuniętą w stronę pieca, podczas gdy pozostała część aeratora Robertson wykazywała równomierny rozkład, niezależny od jego geometrii.
Analiza przeprowadzona przez EOLIOS pozwoliła uzyskać cenne zalecenia dotyczące doboru i optymalizacji urządzenia napowietrzania statycznego stalowni. Zalecenia te zapewnią lepszą wentylację, skuteczne rozproszenie pyłu i dymu oraz całościową poprawę warunków cieplnych w pomieszczeniach. Przyczyni się to do poprawy komfortu pracowników, utrzymania instalacji w optymalnym stanie i dotrzymania obowiązujących norm środowiskowych.
Do zapamiętania. Wentylacja naturalna stalowni opiera się na konwekcyjnym motorze źródeł ciepła (piece, kadzie odlewnicze, kadzie żużlowe). Dobrze dobrany i dobrze umiejscowiony aerator statyczny odprowadza gorące powietrze i dymy najbliżej ich źródła, bez wentylatora i bez zużycia energii.
Aeratory statyczne, próby dymowe i wentylacja naturalna hal metalurgicznych.
Tak, gdy jest prawidłowo dobrana. Duże wydzielanie ciepła przez piece tworzy silny ciąg termiczny, który — ukierunkowany dobrze umiejscowionymi aeratorami statycznymi — odprowadza dymy i gorące powietrze bez wentylatora. Pokrewne postępowanie przeprowadziliśmy w projekcie wentylacja naturalna huty stali.
Próba dymowa uwidacznia rzeczywiste tory powietrza za pomocą niezanieczyszczającego dymu znacznikowego na bazie wody i glikolu. Ujawnia strefy zastoju i obiegi pasożytnicze, których punktowe pomiary prędkości czy temperatury nie pozwalają zauważyć.
CFD pozwala badać wirtualnie kilka układów aeratorów i pór roku bez ciężkiej ingerencji w obiekt w ruchu. Ujmuje liczbowo prędkości powietrza, temperatury i stężenia zanieczyszczeń w całej kubaturze, tam gdzie pomiary pozostają miejscowe.
Przekrój aeratora wynika z wydatku gorącego powietrza do odprowadzenia, dostępnej wysokości pod dachem i położenia płaszczyzny ciśnienia neutralnego. CFD dostraja te parametry, aby odprowadzać ciepło najbliżej źródła, tutaj nad piecem 8.
Całkowity wydatek wyciągu pozostaje w zasadzie niezmienny, z lekkim wzrostem względem układu istniejącego. Główny zysk jest jakościowy: gorące powietrze obciążone ciepłem odprowadzane jest szybciej i bliżej ogniska, co obniża temperaturę pod dachem.
Poznaj nasze specjalizacje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
EOLIOS wykonuje analizę doboru i umiejscowienia nowego aeratora statycznego na dachu stalowni Aubert et Duval. Celem jest zapewnienie skutecznej wentylacji stalowni przy dotrzymaniu norm emisji zanieczyszczeń i poprawie jakości powietrza. Analiza obejmuje pogłębioną analizę ruchu powietrza w stalowni, aby zrozumieć rozkład pyłu i dymu powstających przy pracach przemysłowych. Próby dymowe i zdjęcia termowizyjne służą do oceny obiegu powietrza i wskazania miejsc wrażliwych. Wyniki analizy pozwolą określić optymalne wymiary aeratora i jego optymalne położenie na dachu, a także sformułować zalecenia ograniczające rozprzestrzenianie się pyłu i dymu. Wykonywane są również symulacje CFD, aby przeanalizować ruch płynów i zoptymalizować wentylację naturalną.
Specjalizacje CFD, wykonane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina Przemysł w jednym miejscu.
Najprościej jest po prostu porozmawiać. Nasi inżynierowie odpowiadają pierwszą analizą techniczną.
