МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра механизации

сельскохозяйственного производства

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

И ПНЕВМОТРАНСПОРТ

Учебно-методическое пособие

к проведению практических занятий

Гродно 2009

УДК 621.867.8 (072)

664.723 (072)

ББК 39.79 Я73

М 54

Авторы: П.Н. Бычек, Э.В. Заяц, С.Н. Ладутько, Г.С. Цыбульский, С.В. Стуканов

Рецензент: доцент, кандидат технических наук П.Ф. Богданович

Вентиляционные установки и пневмотранспорт: учебно-методи-

М-54 ческое пособие к проведению практических занятий / П.Н. Бычек и др. – Гродно: ГГАУ, 2009. – 54 с.

Учебно-методическое пособие содержит некоторые сведения, методику и примеры расчета основных видов пневмотранспортных установок.

Учебно-методическое пособие может быть использовано для проведения практических занятий студентами специальности «Технология хранения и переработки растительного сырья» специализации «Технология хранения и переработки зерна».

УДК 621.867.8 (072)

664.723 (072)

ББК 39.79 Я73

Утверждено на заседании кафедры механизации сельскохозяйственного производства, протокол №10 от «06» мая 2009 г.

Рекомендовано к изданию методической комиссией агрономического факультета УО «ГГАУ», протокол №8 от «02» июля 2009 г.

© Коллектив авторов, 2009

© УО «ГГАУ», 2009

Введение

На предприятиях хранения и переработки зерна используется множество разнообразных машин. Значительное место среди них занимают пневмотранспортные устройства и установки, распространению которых способствуют те преимущества, которыми они обладают в сравнении с другими типами подъемно-транспортных машин аналогичного назначения: они высокопроизводительны, просты по устройству, надежны в работе, удобны в обслуживании, могут перемещать грузы на значительные расстояния, дают возможность создать более гигиеничные и безопасные условия труда для обслуживающего персонала и животных, могут перемещать пылевидные, сыпучие, волокнистые, штучные, жидкие грузы. С помощью пневмотранспорта груз может сушиться, охлаждаться (или нагреваться), вентилироваться, разделяться на фракции, распределяться по площади, подвергаться другим операциям. Управление работой пневматических устройств легко автоматизировать.

Разновидность пневмотранспортных устройств расширяется. Так, кроме пневмотранспортеров, которые перемещают грузы по методу летящих частиц, используется в производстве аэрозольтранспорт, где груз перемещается сплошным потоком при высоком давлении; а также аэрожелоба, где используется эффект псевдоожижения.

Однако кроме перечисленных достоинств пневмотранспорт обладает и некоторыми недостатками: низким запасом производительности и высоким расходом энергии на единицу транспортируемого материала. Негативный эффект от указанных недостатков можно уменьшить путем проведения грамотного расчета установок такого типа. Поэтому задача данного пособия заключается в том, чтобы научить студентов выполнять технически грамотный расчет различных видов пневмотранспортных установок.

1. Расчет всасывающей пневмотранспортной установки Общие сведения

При расчете любой пневмотранспортной установки ее рассматривают как состоящую из двух частей:

1) установка для транспортирования материала – загрузка, транспортирование и выгрузка материала;

2) установка для удаления и очистки запыленного воздуха.

Потери давления в материалопроводах при перемещении аэросмеси рассматривают как сумму потерь давления при перемещении чистого воздуха и материала в воздушном потоке.

Расчет пневмотранспортной установки включает расчет материалопровода с отделителем и расчет аспирационной части сети.

Цель расчета пневмотранспортных установок – это выбор основных размеров установки и определение режима ее работы. В результате расчета необходимо определить диаметр материалопроводов, расход воздуха, общие потери давления в сети, основное оборудование установки (питатель, отделитель, воздуходувная машина и т. д.).

Исходными данными для расчета пневмотранспортных установок являются:

- производительность для простой или нагрузка на материалопроводы для разветвленной пневмотранспортной установки;

- длина вертикальных и горизонтальных материалопроводов и наличие в них фасонных деталей;

- величина транспортирующей скорости воздуха в материалопроводах;

- коэффициент массовой концентрации смеси.

Производительность установки, скорость транспортирования и концентрация аэросмеси определяют габариты пневмотранспортной установки, энергоемкость и устойчивость ее работы.

Расчетную производительность G_p для простой пневмотранспортной установки с одним материалопроводом определяют по формуле:

, (1.1)

где G_Р – расчетная производительность, т/сутки;

α – коэффициент запаса, учитывающий особенности технологического процесса;

t – время, за которое должен быть перемещен материал;

24 – число рабочих часов в сутки;

G – эксплуатационная производительность, т/сутки.

В случае расчета разветвленной ПТУ расчетные нагрузки на материалопроводы определяют по количественному балансу помола, т.е. по средним нагрузкам на каждый материалопровод:

, (1.2)

где G_Б – нагрузка на материалопровод по количественному балансу, т/сутки;

α – коэффициент запаса, учитывающий возможную перегрузку материалопровода во время работы.

Коэффициент запаса для предприятий переработки зерна ориентировочно принимают равным 1,05…1,3.

Недостатком ПТУ является то, что они обычно не обладают существенным запасом производительности. Коэффициент запаса учитывает возможную перегрузку материалопроводов. Однако следует иметь в виду, что завышение коэффициента запаса ведет к увеличению расхода электроэнергии и, как следствие, к снижению рентабельности производства.

Расчетные длины материалопроводов определяют по чертежам проекта с учетом длины выпрямленных колен, переходов и других фасонных деталей. Высоту подъема материала измеряют по вертикали от питателя до входа в отделитель.

Скорость движения воздуха в материалопроводах является важным показателем работы пневмотранспортной установки. Необходимо знать, что с увеличением скорости воздуха возрастает потребная мощность на привод воздуходувной машины, происходит дробление транспортируемого материала, увеличивается износ материалопровода, отделителей, пневмосепараторов и снижается эффективность работы оборудования. Поэтому желательно, чтобы скорость воздуха при транспортировании материала была возможно меньшей. Однако работа пневмотранспортных установок с предельно допустимой малой скоростью воздуха может привести к завалам материалопроводов. Определение минимальных надежно транспортирующих скоростей воздуха для транспортирования различных видов материалов основано пока на опытных данных и результатах многочисленных испытаний действующих пневмотранспортных установок.

Величину надежно транспортирующей скорости для перемещения материала по вертикальному материалопроводу выбирают из условия, что скорость движения воздуха в нем должна быть больше, чем скорость витания частиц транспортируемого материала.

Скорость витания является основным критерием, характеризующим аэродинамические свойства частиц и возможность их пневматического транспортирования.

Проведенные исследования, а также опыт эксплуатации действующих пневмотранспортных установок показывают, что зерна различных сельскохозяйственных культур надежно транспортируются по вертикальным материалопроводам при скорости воздушного потока более 18 м/с (приложение 1).

При сложных конфигурациях материалопроводов рекомендуется брать верхние пределы указанных скоростей воздушного потока, а для простых пневмосетей – нижние.

Смесь воздуха с материалом, находящимся во взвешенном состоянии, образует аэросмесь. Насыщенность потока воздуха частицами транспортируемого материала (концентрация) служит характеристикой аэросмеси и определяет режим работы пневмотранспортной установки.

Различают массовую и объемную концентрацию аэросмеси.

Коэффициентом массовой концентрации смеси называется отношение массы материала к массе воздуха, поступающих в материалопровод в единицу времени:

, (1.3)

где μ – коэффициент массовой концентрации смеси, кг/кг;

G_М – масса материала, кг;

G_В – масса воздуха, кг.

Коэффициентом объемной концентрации смеси называют отношение объема материала к объему воздуха, поступивших в материалопровод в единицу времени, и определяют по формуле:

, (1.4)

где γ – коэффициент объемной концентрации, м³/м³;

Q_М и Q_В – соответственно количество материала и воздуха, поступивших в материалопровод в единицу времени, м³;

ρ_В и ρ_М – соответственно плотность воздуха и материала, кг/м³.

Из выражения 1.4 можно определить расход воздуха, необходимого для транспортирования заданного количества материала в единицу времени:

м³ (1.5)

или, приняв для стандартного воздуха кг/м³, получим:

м³. (1.6)

При расчетах чаще всего пользуются коэффициентом массовой концентрации смеси. Значения коэффициентов приведены в приложении 2.

При выборе коэффициента массовой концентрации руководствуются теми же соображениями, что и при выборе скорости воздушного потока: при сложных конфигурациях материалопроводов принимают нижний предел, а при простых – верхний.