11.3. Скорость трогания

Рассмотрим силы, действующие на частицу, находящуюся внутри горизонтального канала в потоке воздуха. Проекции этих сил на горизонтальную и вертикальную оси имеют вид: F_тяж – сила тяжести; R – сила давления потока воздуха; F_тр – сила трения; F – сила реакции опоры (рис. 44).

Рис. 44

Рассмотрим перераспределение давлений на частицу, находящуюся на поверхности в потоке воздуха.

При обтекании воздуха возле нижней поверхности частицы (у воздуховода) происходит торможение потока, это вызывает увеличение статического давления и падение динамического. С другой стороны, верхний край частицы воздуха, двигаясь вдоль криволинейной поверхности частицы, из-за сплошности среды увеличивает свою скорость у поверхности. Это приводит к увеличению динамического давления и падению статического.

П ри определенной скорости потока сила статического давления на нижней грани частицы может превысить значение силы тяжести F_тяж. В этом случае частица оторвется от поверхности и начнет перемещаться в потоке воздуха, в определенной точке траектории частица будет иметь максимальную скорость, направленную горизонтально из-за действия силы давления потока воздуха R, но под действием силы тяжести она возвратится обратно на горизонтальную поверхность канала (рис. 45).

Траектория движения частицы на горизонтальном участке в потоке воздуха имеет форму циклоиды.

Рис. 45

Скорость трогания – это скорость воздушного потока, при которой частица сдвигается с места в горизонтальном канале.

Для древесных отходов Клячко предложил следующее выражение для расчета скорости трогания:

. (88)

11.4. Относительная скорость

Для расчета систем аспирации и пневмотранспорта пользуются понятием относительной скорости движения материала, которая представляет собой отношение скорости материала к скорости воздушного потока:

. (89)

Из вышеприведенных рассуждений можно сделать вывод, что скорость материала всегда меньше скорости воздушного потока, поэтому относительная скорость А всегда меньше 1 (А<1).

На определенном участке траектории частица имеет максимальную скорость υ_м^max, относительная скорость при этом значении называется относительной критической скоростью.

. (90)

В расчетах используется среднее значение относительной скорости А_ср:

. (91)

При перемещении материалов системами аспирации и пневмотранспорта скорости на различных участках системы должны быть больше скоростей витания и трогания. Такие скорости называются транспортирующими.

11.5. Транспортирующая скорость

Транспортирующая скорость – это скорость воздушного потока, при которой обеспечивается надежная работа системы без образования тромбов и пробок.

Транспортирующая скорость на горизонтальном участке определяется по зависимости:

, (92)

где С_υ – коэффициент, характеризующий изменение скорости воздушного потока в местном сопротивлении;

μ_р – относительный массовый расход материала (массовая концентрация материала),

, (93)

b – опытный коэффициент, характеризующий вид транспортируемого материала.

В вышеприведенной таблице для местных отсосов от деревообрабатывающего оборудования дана минимальная скорость, которая является минимальной транспортирующей скоростью υ_min.

На любых участках системы скорости могут быть различны, поэтому для обеспечения надежности работы системы пользуются двумя методами конструирования и расчёта систем АС и ПТ.

Метод 1. При конструировании систем аспирации и пневмотранспорта на горизонтальном участке перед отводом на вертикальный изменяют диаметр в меньшую сторону, так чтобы скорость потока на вертикальном участке была много больше скорости витания. Это связано с тем, что на вертикальном участке вектор скорости имеет противоположное направление с направлением действия силы тяжести. Под действием силы тяжести на вертикальных участках возрастает концентрация примесей. Поэтому при превышении предельных значений могут образоваться тромбы, или пробки.

Метод 2. Является самым распространенным способом. В этом методе на любых участках системы транспортирующая скорость должна удовлетворять неравенству:

υ_тр ≥ υ_тр.гор. + υ_s. (94)

При этих условиях исключено образование концентраций примеси сверх предельных значений, что обеспечивает высокую надежность работы системы.