Расчет систем пневмотранспорта

Пневматический транспорт является одним из прогрессивных способов внутри – и межцеховых перемещений сухих и порошкообразных материалов и поэтому широко применяется на отечественных заводах. Его преимущества- герметичность, гибкость трасс, независимость от погодных условий, возможность полной автоматизации процесса, небольшие капитальные затраты на строительство.

• Расчет основных параметров установки с пневмокамерным насосом

Q = 40 т/час

n_верт.= 2

n_гор.= 0

n_{перекл.} = 3

1. Заданную часовую производительность установки, работающей в технологической линии с питанием от другой машины, определяем по максимально возможной производительности Q_max этой машины с учетом гарантийного запаса в пределах.

Q_раб. =(1,1 ÷ 1,3)·Q_max , т/ч (14)

Q_раб. =1,1·40 = 44 т/ч

Для пневмокамерных насосов, работающих циклично, принимают следующую расчетную производительность:

для однокамерных насосов - Q_м.р. =(1,5÷2,0)·Q_раб.

для двухкамерных насосов - Q_м.р. =(1,2÷1,3)·Q_раб

Мы принимаем тип питателя – двухкамерный насос.

Q_м.р. =1,2· 44 = 52,8 т/ч

2. Приведенная длина транспортирования L_пр определяется по пространственной схеме установки, которую предварительно следует выполнить, по формуле (15):

L_пр =∑l_гвн.+ ∑l_эк.+ ∑l_эп. , м (15)

∑l_гвн– сумма геометрических длин прямых: горизонтальных, вертикальных, м; ∑l_эк –сумма эквивалентных длин прямых участков для отводов (колен), м; ∑l_эп.– сумма эквивалентных длин прямых участков для переключателей, м.

Эквивалентную длину для колен, расположенных в горизонтальной плоскости следует принимать равной 5 м прямого участка трубы. Для колен, расположенных в вертикальной плоскости – равной 8 м прямого участка. Эквивалентную длину для переключателя следует принимать равной 8 м прямого участка согласно рекомендациям ВНИИПТМаша.

L_пр = (75+177)+(6,5+8,8+27+1+5)+8*2+0*5+3*8=340,3 м

3. Потребный расход сжатого воздуха Q_в. определяют по формуле (16):

Q_в.= , нм³/мин, (16)

Q_м.р.–расчетная производительность в т/ч; ρ_в=1,2 кг/м³–плотность атмосферного воздуха при нормальных условиях; μ – оптимальная концентрация материально-воздушной смеси, определяется по графической зависимости [1, рис.8.9]. По рисунку определили:

Vk=28м/с

μ=22кг с/кг

Q_в. =(100*52,8)/(6*1,2*22)=33,33 нм³/мин

4.Внутренний диаметр материалопровода определяют по формуле (17):

d_тр.= , м , (17)

По ГОСТ 8732 -78 выбирают трубы с внутренним диаметром, равным или большим ближайшим к рассчитанному.

d_тр.=√4*33,3/(60*3,14*28)=0,159=159 мм (принимаем d_тр.=175мм).

При больших дальностях подачи (L_пр.>=300 м) для всех порошкообразных цементных материалов целесообразно принимать ступенчатый материалопровод, т.е. переменного диаметра, причем начальный участок, где имеют место наименьшие скорости, следует брать меньшего диаметра, чем рассчитанный по формуле, а конечный участок с большими скоростями воздуха – увеличенного диаметра, чем дает расчет по формуле.

Ступенчатый трубопровод выбирается из следующего условия: эквивалентный его диаметр должен быть равен или больше рассчитанного, т.е.

d_тр.э.= d_тр.= , м (18)

d₁- внутренний диаметр трубопровода на начальном участке, принимаемый из условия, чтобы площадь его поперечного сечения была бы примерно на 20% меньше площади поперечного сечения трубопровода с расчетным диаметром, т.е.

d₁ = м (19)

Обычно по ГОСТ 8732-78 принимают ближайший меньший по сортаменту; d₂ – внутренний диаметр среднего участка трубопровода, который принимается равным расчетному; d_3.- внутренний диаметр конечного участка трубопровода, принимаемый из следующего условия: площадь поперечного сечения его должна быть больше на 20-30%, чем площадь поперечного сечения трубопровода с расчетным диаметром, т.е.

d_3.= , м (20)

Обычно по ГОСТ 8732-78 принимают ближайший больший к расчетному диаметр трубы.

Длину начального участка L_пр' выбирают из такого расчета, чтобы она составляла не более 20% от общей длины L_пр:

L_пр' = 0,2·L_пр,м (21)

Длину среднего участка обычно принимают равной:

L_пр'' = 0,3·L_пр,м (22)

Конечный участок, таким образом, будет длиной:

L_пр''' = 0,5·L_пр,м (23)

Более трех участков практически принимать не следует даже при большой общей длине 1000-1500 м, т.к. это усложнит замету труб при их износе и др.

d₁ =√0,8*0,159²=142 мм(принимаем d₁= 125мм)

d₂ = 175мм

d₃ =√1,2*0,159²=174 мм (принимаем d₃= 175мм)

1 участок: L_пр'= 0,2·340,3=68,06 м

2 участок: L_пр''= 0,3· 340,3=102,09м

3 участок: L_пр'''= 0,5·340,3=170,15 м

d_тр.э.=√((0,125²*68,06+0,175²*102,09 +0,175²*170,15)/340,3=0,166 м

После этого уточняют расход сжатого воздуха при той же скорости по формуле (24):

Q_в^* = , нм³/мин, (24)

Q_в^* =60*28*3,14*0,166²/4=36,34нм³/мин.

и фактическую концентрацию смеси по формуле (25):

μ_факт.= , кг материала/кг воздуха (25)

μ_факт.= 100*52,8/(6*1,2*36,34)=20,18 кг материала/кг воздуха

5. Потери давления ∆Р_тр. в материалопроводе определяются по формуле (26):

∆Р_тр.= , кг\м², (26)

где К_пр= (27)

-опытный приведенный аэродинамический коэффициент сопротивления трубопровода при перемещении материально-воздушной смеси.

Для большинства цементных материалов (цемента, сырьевой муки др.) опытный коэффициент А=250.

λ_к= , (28)

λ_к - коэффициент трения «нормального» воздуха о стенки трубы

Re= - число Рейнольдса; (29)

υ=14,9·10^-6 м²/с;

υ– коэффициент кинематической вязкости «нормального» воздуха; ρ_к=1,2 кг/м³ – плотность «нормального» воздуха; V_k- скорость воздуха на выходе из материалопровода, м/с; L_пр–приведенная дальность транспортирования, м; g=9,81 м/с²–ускорение силы тяжести; d_тр.–внутренний диаметр материалопровода, м; ρ_в'= 1,8 кг/м³ –средняя плотность сжатого воздуха на участке подъема. Она принята такой, потому что для большинства практических случаев участок подъема обычно находится в конце трассы; μ–концентрация материально-воздушной смеси, кг материала/ кг воздуха; h – высота подъема материала, м.

К_пр=250*0,166/64,4=0,64

Re=28*0,166/14,9·10^-6 =311946

λ_к=0,246/16,17=0,015

∆Р_тр.=(1+0,64*20,18)*0,015 *(1,2*28²*340,3/(2*9,81*0,166))+1,8*20,18*48,3

∆Р_тр.= 22321кгс/м²=2,23 кгс\см²

6. Расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха определяют по следующей формуле:

N_к= , кВт (30)

Р₀–атмосферное давление воздуха, атм.; Р_к –рабочее давление компрессора, которое принимается следующим:

Р_к = (1,2÷1,3)·∆Р_тр + ∆Р_с + 1, атм, (31)

∆Р_тр–потери давления в материалопроводе, определенные по формуле (26); ∆Р_с–потери давления в воздухопроводе от компрссора до питателя. Обычно принимают в диапазоне 0,3÷0,5 кгс/см²; η–общий КПД компрессора, принимаемый в пределах 0,55÷0,70; Q_к=1,1·Q_в^* – производительность компрессора или потребный расход сжатого воздуха с учетом потерь в подводящей сети, нм³/мин.

Р_к = 1,2·2,23 + 0.3 + 1=3,98атм,

Q_к=1,1·36,34 = 39,97 м³/мин

N_к=23030*1*lg(3,98/1)*39,97/(60*102*0.7)=128,9 кВт

7. Удельный расход сжатого воздуха на транспортирование 1 т материала определяют по формуле:

q_в= , нм³/т (32)

q_в=60*36,34/44=49,55 нм³/т

8.Удельный расход электроэнергии на транспортирование 1 тонны материала находим по формуле:

для пневмокамерных насосов:

N_уд. = кВт-ч/т, (33)

N_уд. = 128,9/44=2,93 кВт-ч/т.