Цифрове моделювання як інструмент уточнення параметрів проєктування вентиляційної системи металообробної майстерні

Abstract

У роботі розглянуто можливості комбінації розрахунково-аналітичних методів та підходів до сучас-ного цифрового 3D-моделювання на прикладі програмного комплексу SolidWorks для оперативної опти-мізації проєктних рішень щодо встановлення параметрів вентиляційних систем виробничих приміщень. На прикладі металообробної майстерні, де передбачається зміна конфігурації обладнання для виконання ремонтних робіт та модернізації устаткування, розглянуто можливість оптимізації робочого простору з огляду забезпечення якості повітря робочої зони. Як джерела викиду розглянуто токарний, свердлильний і шліфувальний верстати. Розрахунково визначено параметри вентиляційної системи: визначено сумар-ні тепловиділення від обладнання, розраховано необхідну витрату повітря для асиміляції тепла та для видалення шкідливих викидів – пилу та аерозолю. На основі максимальної потреби у повітрообміні розрахо-вано діаметри повітропроводів для різних ділянок мережі (від 355 мм до 700 мм) та сумарні втрати тиску (670,9 Па), що дало змогу обґрунтувати параметри примусового вентилювання робочої зони. На підставі створення тривимірної моделі майстерні та її вентиляційної системи у програмному комплексі SolidWorks із використанням CFD-аналізу проведено моделювання розподілу повітряних потоків, що дало змогу візу-алізувати рух повітря, виявити зони нерівномірного розподілу та перевірити раціональність проєктного рішення. Співставлення результатів аналітичних розрахунків та цифрового моделювання показало добру збіжність параметрів швидкості потоку. Моделювання підтвердило, що зміна конфігурації повітропрово-дів та розташування обладнання дадуть змогу досягти більш рівномірного розподілу потоків та знизити загальний опір системи. На підставі аналітичних досліджень виявлено, що використання комплексного підходу значно спрощує та прискорює процес вибору оптимальної конфігурації вентиляційної системи, особливо в умовах модернізації виробництва. The paper considers the possibilities of combining calculation and analytical methods and approaches of modern digital 3D modelling, using the example of the SolidWorks software package, for the operational optimisation of design solutions for setting the parameters of ventilation systems in production facilities. On the example of a metalworking workshop, where it is planned to change the configuration of equipment for repair work and equipment modernisation, the possibility of optimising the workspace in terms of ensuring the air quality of the working area is considered. Lathes, drilling and grinding machines are considered as emission sources. The parameters of the ventilation system were calculated: the total heat emissions from the equipment were determined, and the required air flow rate for heat assimilation and for the removal of harmful emissions such as dust and aerosol was calculated. Based on the maximum air exchange demand, the diameters of air ducts for different sections of the network (from 355 mm to 700 mm) and the total pressure loss (670.9 Pa) were calculated, which made it possible to justify the parameters of forced ventilation of the working area. Based on the creation of a three-dimensional model of the workshop and its ventilation system in the SolidWorks software package, the distribution of air flows was modelled using CFD analysis, which made it possible to visualise air movement, identify areas of uneven distribution, and verify the rationality of the design solution. Comparison of the results of analytical calculations and digital modelling showed good convergence.