Расчет пневматических установок для транспортирования пылевидных и мелкозернистых материалов

Исходными данными для расчета пневмотранспорт-ной установки являются: производительность, характеристика транспортируемого материала (объемный вес, гранулометрический состав), схема установки с указанием длины горизонтальных, вертикальных и наклонных участков трубопроводов, колен, задвижек и двухходовых переключателей. Пользуясь этими данными, определяют внутренний диаметр трубопровода, необходимое количество и давление воздуха, расход электроэнергии, затрачиваемой на перемещение 1 т материала.

Трубопровод всегда имеет так называемые «местные сопротивления» (колена, вентили, двухходовые переключатели и др.), которые при расчете заменяют эквивалентными по сопротивлению прямыми трубопроводами.

Двухходовой переключатель приблизительно эквивалентен трубопроводу длиной 8 м.

Приведенная длина трубопровода

где Еlг — сумма величин длины горизонтальных участков, м;

Еlв — то же, вертикальных участков, м;

Elэкв — то же, эквивалентных коленам, м;

Еlэ.п — то же, эквивалентных переключателям трубопроводов.

Основные параметры пневмотранспортной установки — скорость движения воздуха в трубопроводе и концентрация смеси.

Правильный выбор скорости имеет основное значение, так как величиной скорости определяется потребная производительность воздуходувной машины, а следовательно, расход энергии на пневматическое транспортирование. Кроме того, завышение скорости воздуха в трубопроводе вызывает увеличение сопротивления в сети трубопроводов и необходимость повышать давление, создаваемое компрессором, что уменьшает экономическую эффективность установки.

Скорость транспортирующего потока воздуха vв определяется величиной скорости витания vs, т. е. скоростью восходящего потока воздуха, при которой вес частиц уравновешивается подъемной силой потока.

Для частиц произвольной формы скорость витания

где С — коэффициент, зависящий от формы и крупности кусков (табл. 62);

d — поперечный размер частиц, м;

ум — удельный вес материала, кГ/м3;

ув — удельный вес воздуха, к Г/м3.

Для надежного перемещения (без отложения на нижней стенке трубопровода) скорость воздуха в трубопроводе должна быть больше скорости витания, т. е.

где n — коэффициент, обычно принимаемый в пределах 1,2—2.

Теоретическое определение коэффициента n, устанавливающего связь между скоростью витания и необходимой скоростью движения воздуха в трубопроводе, при которой обеспечивалась бы нормальная работа установки, затруднительно, вследствие большого числа подлежащих учету факторов (размеров и формы частиц, удельного веса транспортируемого материала, приведенного расстояния транспортирования, степени концентрации материала в трубопроводе, характера трассы трубопровода). Поэтому при расчетах скорость воздуха принимают на основании экспериментальных данных, при этом сопоставляют принимаемую скорость со скоростью витания.

На участке с давлением, близким к атмосферному, т. е. у выпускного отверстия в нагнетательных установках и у сопла всасывающих установок (ув = 1—1,2 кГ/м3) скорость движения воздуха может быть определена по формуле

где а — коэффициент, учитывающий крупность частиц транспортируемого материала (табл. 63);

ум — удельный вес материала, т/м3;

В — коэффициент, равный (2—5)*10в-5 (меньшие значения В принимают при транспортировании сухих пылевидных грузов).

Для всасывающих установок, в связи с небольшой длиной трубопровода, слагаемое Bl2пр в формуле (86) можно не учитывать.

Весовая концентрация аэросмеси — отношение весовой производительности к весовому расходу воздуха, т. е.

где u — коэффициент концентрации аэросмеси;

Qм — производительность установки, т/час,

Qв — количество воздуха, расходуемого в 1 час, т/час.

Чем выше коэффициент концентрации, тем меньше

расход воздуха. Следовательно, с точки зрения экономичности установки необходима возможно большая концентрация аэросмеси. Однако при чрезмерно высокой концентрации наблюдается закупоривание трубопроводов, особенно в местах закруглений, что нарушает нормальную работу установки. С увеличением расстояния транспортирования, для повышения надежности работы установки (от закупорок) принимают меньшее значение коэффициента u.

На рис. 76, а приведен график зависимости весовой концентрации аэросмеси от расстояния для установок нагнетательного типа с высоким перепадом давления и на рис. 76, б — для установок всасывающего типа со средним перепадом давления для случая перемещения пылевидных и мелкозернистых материалов.

Количество воздуха, необходимое для транспортирования, при производительности установки Qм, м3/сек

Внутренний диаметр трубопровода

Давление воздуха, создаваемое компрессором, необходимое для движения потока с заданной скоростью, зависит от характера транспортируемого материала, сопротивления трубопровода и весовой концентрации аэросмеси.

Для горизонтального участка рабочего трубопровода давление в начале и в конце его определяется следующей зависимостью:

где Ан и рк — абсолютное давление в начале и в конце трубопровода, кГ/см2;

λ — коэффициент сопротивления движению аэросмеси;

D — внутренний диаметр трубопровода, м.

Коэффициент сопротивления движению аэросмеси зависит от ее концентрации

где в — коэффициент, определяемый опытным путем, который зависит от величины

Величину коэффициента в можно определять в зависимости от S по графику, приведенному на рис. 77.

Потеря давления в связи с подъемом материала на

где у'в — удельный вес воздуха в трубопроводе, равный 1,6—2кГ /м3.

В нагнетательных установках рк = 1 ата, а во всасывающих рн=1 ата. Подставляя значения рк и рн, а также λ = вu в формулы (90) и (91), получим (с учетом потерь давления):

Давление, создаваемое компрессором, должно быть больше вычисленного по формуле (93)

где k — коэффициент, учитывающий падение давления в питателе, равный 1,15—1,25;

рв — падение давления в воздухопроводе (от компрессора до питателя), равное 0,2—0,3 ата.

Мощность двигателя компрессора, квт

где V0 — производительность компрессора, м3/мин;

Aм — работа сжатия в воздуходувной машине (изотермическое, адиабатическое или политропическое сжатие), кГм.