7.3 Объемы аспирируемого воздуха

Предприятия стройиндустрии представляют собой совокупность транспортно–технологических линий и включают средсва разгрузки-погрузки железнодорожных вагонов, автомобилей, судов, бункера и склады, систему автоматизированного контроля и управления производственным процессом.

Как известно пылевыделение возможно из укрытий оборудования в местах избыточного давления воздуха. Установлено, что статическое давление воздуха изменяется по всему самотечному трубопроводу и протяженному укрытию (цепному и ленточному конвейерам, нории) при отсосе из них воздуха. Поэтому путем отсоса воздуха даже в одной точке можно создать разряжение в оборудовании практически любой точке герметизированной транспортно–технологической линии.

Объем воздуха , подлежащий отсосу в аспирационную сеть (Lа), рассчитывают по условиям баланса прихода и расхода воздуха:

Lэ + Lн = Lа + Lун + Lвыт, (7.15)

где Lэ – объем воздуха, поступающий в машину вместе с материалом по самотечным трубопроводам; Lн - объем воздуха, поступающий через неплотности за счет разряжения в машине; Lун - объем воздуха, увлекаемый материалом из машины по самотечным трубопроводам; Lвыт - объем воздуха, вытесняемый накапливающимся в машине (бункере) материалом.

Анализ формулы для расчета объемов аспирируемого воздуха показывает, что составляющие объемов воздуха от площади поперечного сечения, от герметичности и протяженности подводящих и отводящих самотечных трубопроводов, величины разряжения в укрытии оборудования и степени его герметичности, физико-механических свойств перерабатываемых материалов и их массового расхода.

Расчеты показывают, что средние скорости движения эжекционного воздуха в самотечных трубопроводах не превышают 4…5 м/с, а в укрытиях норий и цепных конвейеров 2…3 м/с. При таких незначительных скоростях ародианмическое давпение в коробе цепного конвейера типа ТСЦ-100 (длиной 50м) или труба нории (высотой 40м) составляет 20…50 Па. Для практических расчетов можно принять удельные потери давления на перемещение воздуха в цепних конвейерах и норийных трубах равными 1Па на 1м.

Данные полученные по эжеционному давлению воздуха в самотечных трубопроводах, позволяют рекомендовать для инженерных расчетов их аэродинамического сопротивления при противотоке воздуха и сыпучего материала потери давления, равными 50 Па в вертикальних самотечных трубопроводах высотой до 1 м и наклонных – до 2 м [15]. С учетом принятых положений можно принципиально изменить и существенно упростить компоновку аспирационных сетей предприятий стройиндустрии.

Приемные бункера на линии приемки сыпучего сырья из железнодорожных вагонов, автомобилей, судов являються очагом повышенного пылевыделения. Трудности локализации этих очагов связаны с большой открытой площадью приемных бункеров и неуправляемым воздействием атмосферного воздуха (ветра).

7.4 Пример компоновки и расчета аспирационной систем

Рассмотрим принципиальные аспирационные транспортно–технологические системы предприятий стройиндустрии . Состав оборудования линии приемки сыпучего сырья из железнодорожных вагонов, автомобилей, судов включает разгрузочное средство, бункер, конвейер, норию, конвейер. Пылевоздушные потоки образуются в основном на следующих участках: транспортное средство – бункер, бункер – конвейер, конвейер – нория, в нории самотечном трубопроводе на участе нория - цепной конвейер. Соответственно этому в укрытиях образуются зоны повышенного и пониженного давления воздуха.

На Рис.7.2 показана схема подключения к аспирационной системе оборудования участка разгрузки железнонодрожного вагона.

Отсос воздуха можно осуществлять двумя способами: первый – подключить к аспирационной сети все места повышенного давления: бункер, конвейер, норию, цепной конвейер; второй - подключить к аспирационной сети бункер, норийные трубы и конвейер. При втором способе протяженность воздуховодов существенно уменьшается, а количество пыли, увлекаемой аспирационным воздуховодом, снижается, что обуславливает предпочтительность вторго способа.

Для нашего примера площадь живого селения решетки над приемным бункером дожна бать минимальной. Открытыми должны бать только те участки через которые сыпучий материал из транспортних средств поступает в приемный бункер. Для уменьшения площади контакта падающего потока материала с воздухом и уменьшением объема эжектируемого воздуха следует применять откидные уплотнительные щиты.

Рис.7.2 Схема подключения к аспирационной системе оборудования участка разгрузки железнонодрожного вагона : 1- железнонодрожный вагон; 2 - бункер; 3 – конвейер; 4 – нория; 5 - цепной конвейер; 6 - аспирационная сеть; 7- уплотнительные щиты.

Объем аспирируемого воздуха из приемного бункера определяют по формуле баланса прихода и расхода воздуха

При максимальном массовом расходе материала 100т/ч и высоте падения 2м см. Табл. 7.1 Lэ = 160 м³/ч; vн - скорость воздуха в отверствиях, 0.2м/с; Fн–площадь неплотностей приемного бункера, 3м²; Gм – объемная масса материала, 46м³; t – время разгрузки, 180с; получим:

Lа бун = 160 + ((0,2 * 3)*3600) + ((46 / 180)*3600) = 3240 м³/ч

Значения объемов аспирируемого воздуха из нории НЦ-100 (рабочая и холостая трубы) и цепногно конвейера ТСЦ-100 получены из нормативной документации [12] :

Lа нор. раб.= 450 м³/ч; Lа нор. хол.= 450 м³/ч; Lа цеп = 420 м³/ч;

Для всей аспирационной системы:

Lа = 3240 + 450 + 450 + 420 = 4560 м³/ч;

Величина давления в аспирационном патрубке приемного бункера с учетом ежекционного давления создаваемого сыпучим материалом при высоте падения 2м и насыпном лотке составляет:

На бун = 50 + 50 = 100Па

Давление в каждом из аспирационных патрубков нории с учетом ежекционного давления в сбрасывающей коробке конвейера составляет:

На нор = 30 + 50 = 80Па

Давление в аспирационного патрубка цепного конвейера с учетом ежекционного давления в наклонном самотеке до 2м и разряжении в бункере составляет: На цеп = 50 + 50 + 30 = 130Па

Получив исходные данные и скомпоновав аспирационную систему выполним аэродинамический расчет системы производительностью

Lа = 4560 м³/ч; см.рис 7.2, которую отображаем на плане цеха в такой последовательности:

1. Производится нанесение воздуховодов и других элементов системы аспирации на план помещения, с последующим конструированием пространственной (аксонометрической) схемы аспирации.

2. Выбирается магистральное направление движения воздуха. Магистральным считается наиболее протяженное или нагруженное направление от вентилятора до начальной точки первого участка системы.

3. Разбивается система на участки с постоянным расходом воздуха, участки нумеруются, начиная с наиболее отдалённого от вентилятора, вначале по магистрали, а затем по ответвлениям. Определяют длину участков и расход воздуха и вносят эти значения в таблицу 7.3 графы 1, 2, 3.

4. Предварительно задаёмся ориентировочной скоростью воздуха vор, м/с, на участке 1 воздуховода (в зависимости от скорости витания заданной пыли 8-14 м/с). Исходя из планировочных требований принимаем форму воздуховода и материал, из которого он изготовлен (круглый, из оцинкованной стали). Потери давления в цепном конвейере, присоединенного к участку 1, заносим в табл.5.3 первой строкой. Для определения потерь давления в участке 1 соединяем прямой линией по номограмме рис. 7.4 точки Lа цеп = 420 м³/ч;

и v =10,5 м/с на пересечении этой прямой со шкалой D находим ближайший меньший рекомендуемый диаметр D=125 мм, величины v =10,5 м/с, Hд =67 Па, λ/D=0,18 заносим в графы 3, 6, 8.

5. Производим суммирование коэффициентов местных сопротивлений на участке ( тройники, отводы. и т.д. ) выбранных по [10]. Полученный результат Σ ζ записываем в графу 5.

6. Производим умножение , ( 1* λ/D) заполняем графу 9, сложение (1* λ/D + Σ ζ) заполняем графу 10 . Графу 11 (общие потери на участке ) находим как произведение величин, записанных в графах 6 и 10. В графу 12 записываем сумму общих потерь на 1 участке и потерь давления в в цепном конвейере.

Аналогично проводим расчеты остальных магистральных участков.

7. По окончании расчётов суммируем полученные величины и получаем суммарные потери давления в сети, которые служат критерием для подбора вентилятора.

8. Рассчитав потери давления по магистрали, приступаем к расчёту потерь давления на ответвлениях. При расчёте которых необходимо осуществить увязку, расхождение допускается не более 10 % [11].

9. Увеличивать потери давления в ответвлениях можно двумя способами. Первый способ – установка в ответвлении дополнительного местного сопротивления ( задвижки, диафрагмы, шайбы ). Второй способ – уменьшение диаметра ответвления.

В рассматриваемом примере следует повысить сопротивление 7-го участка на величину Нс = 237- 186,7 = 50,3 Па , а 8-го на – Нс = 373 - 187,7 = =185,3 Па , а 9-го на – Нс = 460 - 157,8 = 302,2 Па. На 7 и 8 участках это можно осуществить установив дополнительно местные сопротивления т.к. диаметр трубы уже 125 мм. Величину коэффициента сопротивления диафрагмы, установленной на участке 7 определяем по выражению :

ζд7 = Нс / Нд7 = 50,3 / 74,1 = 0,68 (7.17)

По этой величине на рис. 7.3 определяем глубину погружения диафрагмы в воздуховод к его диаметру – а / D = 0,36, при D =125 мм а = 43.75мм. Аналогично для участков 8 и 9: ζд8 = Нс / Нд8 = 185,3 / 74,1 = 2,5 по рис. 5.3 определяем - а / D = 0,53, при D =125 мм а = 66,3мм; ζд9 = Нс / Нд9 = 302,2 / 74,1 = 4.1 по рис. 7.3 определяем - а / D = 0,59, при D =315 мм а = 186мм;

Рис.7.3 Односторонняя диафрагма (а) и сдвоенная шкала для расчета размеров (б)

Рис.7.4 Номограмма А.В.Панченко [11] для расчета воздуховодов.

Таблица 7.3

Аэродинамический расчет воздуховодов.

Магистральные участки

Номер участка и наим. машин	L м³/с	v м/с	l, м	Σ ζ	Hд, Па	D, мм	λ/D	l* λ/D	l* λ/D+Σζ	Прир. пол-ного давле-ния уч-ка, Па	Пол-ное давле-ние участка, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Цепной конв.	0,12	-	-	-	-	-	-	-	-	130	130
Уч-к 1	0,12	10,5	5	0,7	67	125	0,18	0,9	1,6	107	237
Уч-к 2	0,242	10,5	3	0,3	67	180	0,12	0,36	0,69	136	373
Уч-к 3	0,37	11	7	0,6	74,1	200	0,09	0,63	1,18	87,4	460,4
Уч-к 4	1,27	11,8	7	0,1	88,2	355	0,04	0,31	0.4	34,8	495,2
Уч-к 5	1,27	11,8	8	0,6	88,5	355	0,04	0,36	0.57	50,5	545,6
Нагнетающий Уч-к 6	1,27	11,8	7	1	88,5	355	0,04	0,31	1,32	116,4	116,4

ответвления
Нория	0,125	-	-	-	-	-	-	-	-	80	80
Участок 7	0,125	11	7	0,23	74,1	125	0,17	1,21	1,44	106,7	186,7
Нория	0,125	-	-	-	-	-	-	-	-	80	80
Участок 8	0,125	11	7	0,2	74,1	125	0,17	1,25	1,45	107,7	187,7
Приёмный бункер	0,9	-	-	-	-	-	-	-	-	100	100
Участок 9	0,9	11	10	0,18	74,1	315	0,06	0,6	0,78	557,8	157,8