Изучение устройства и работы установок пневматического транспорта Методические указания
..pdfКРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ТХ и ПЗ
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ УСТАНОВОК ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА
Методические указания
Красноярск 2013
2
Министерство сельского хозяйства Российской федерации Красноярский государственный аграрный университет
Кафедра ТХ и ПЗ
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ УСТАНОВОК ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА
Методические указания
Красноярск 2013
3
Рецензент А.В. Семёнов, к.т.н., доцент кафедры «Товароведения и
экспертизы товаров» Торгово-экономического института ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»
Составитель:
к.т.н., доцент Долбаненко В.М.
Долбаненко В.М.
Изучение устройства и работы установок пневматического транспорта: метод. указания / В.М. Долбаненко; Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2013 – 25 с.
Предназначено для студентов 4 курса института пищевых производств, обучающихся по специальности 260201.65 – «Технология хранения и переработки зерна».
Печатается по решению методического совета института пищевых производств от 2013.
© Красноярский государственный аграрный университет, 2013
4
Цель работы: 1. Изучить назначение и конструкцию рабочих органов пневмотранспортных установок.
2. Овладеть методикой расчѐта рабочих органов пневмотранспортных установок.
Назначение, устройство и методика расчѐта рабочих органов пневмотранспортных установок
Всякая пневмотранспортная установка обязательно имеет в своѐм составе: загрузочные устройства – питатели; транспортирующие трубопроводы – материалопроводы; устройства для отделения или выгрузки продукта – отделители (разгрузители); герметизирующие, запорные устройства – шлюзовые затворы или клапаны; воздуходувные машины – вентиляторы, воздуходувки или компрессоры; устройства для очистки воздуха от пылевидных частиц продукта – пылеотделители; трубы вентиляционной части пневмосети – воздухопроводы.
Основными требованиями, предъявляемыми ко всем составным частям пневмоустановок, являются надѐжность, удобство монтажа и эксплуатации, простота устройства при минимально возможных габаритах и безусловном выполнении правил техники безопасности; минимально возможное аэродинамическое сопротивление и хорошая герметизация от окружающего пространства; высокая эффективность (к.п.д.), бесшумность работы и минимальная стоимость.
1 Загрузочные устройства – питатели
Подача сыпучих продуктов, подлежащих транспортированию, в трубопровод, в струю движущегося с определѐнной скоростью воздуха производится при помощи специальных устройств, которые называются питателями. Питатели придают смеси продукта и воздуха определѐнную концентрацию.
Питатели делятся на загрузочные устройства всасывающих и загрузочные устройства нагнетательных установок и установок аэрозольтрапспорта.
5
1.1Питатели установок всасывающего типа
Ввертикальных или наклонных трубопроводах всасывающих установок при поступлении материала снизу вверх применяются различные конструкции сопел (рисунок 1, а).
Рисунок 1 – Загрузочные устройства для всасывающих пневмотранспортных установок: а – сопло для вертикальных материалопроводов: 1 – внутренняя труба, 2 – обечайка, 3 – патрубок, 4 – клапан, 5 – чаша обечайки, 6 – винты для крепления чаши. 7 – хомут с прорезями; б – переносное прямое сопло: 1 – внутренняя труба, 2 – наружная труба, 3 – ручки, 4 – отверстия, 5 – хомут, 6 – гайки, 7 – болты; в – загрузочная воронка для подачи груза в горизонтальный материалопровод: 1 – материалопровод, 2 – питающий патрубок, 3 – внутренняя труба с коллектором; г – загрузочная воронка для подачи груза в вертикальный материалопровод: 1– труба с коллектором, 2– материалопровод, 3 – гребѐнка, 4 – самотечная труба; д – питатель–тройник: 1 – проходная часть, 2 – ответвление, 3 –плоскость
Питатель типа «сопло» состоит из двух концентрично вставленных одна в другую труб. Внутренняя труба должна со-
6
ответствовать диаметру трубопровода. Сбоку к наружной трубе присоединѐн патрубок для входа продукта.
В верхней части внутренней трубы имеются прорези, через которые происходит продувка трубопровода. Закрывание прорезей при работе установки осуществляется поворотом специального хомута.
Потери давления в сопле (Па) определяются по формуле:
P |
2 |
/ 2 g , |
(1) |
c |
â |
|
|
где 
– коэффициент сопротивления; 
=0,7; â – удельный вес воздуха, н/м3;
–скорость воздуха при выходе из сопла, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2.
Для перемещения продукта из любой точки насыпи, например при загрузке зерна, из барж в вертикальные силосы, следует применять переносные сопла. На рисунке 1, б показано прямое сопло из двух труб разного диаметра. Внутренняя труба 1 является соосной с наружной трубой 2, к которой приварены ручки 3 для удобства при переноске и погружении в насыпь. В наружной трубе имеется отверстие 4, через которое поступает добавочный воздух. Регулирование количества добавочного воздуха можно производить поворотом хомута 5, в результате чего изменяется живое сечение отверстия, а также путѐм изменения зазора между, торцами внутренней и наружной трубы при помощи гаек 6.
Для предотвращения попадания в сопло крупных комков к нижней части наружной трубы приварена решѐтка.
Диаметр Dâ внутренней трубы сопла (м) определяется по формуле:
|
|
|
|
|
Dâ 0,354 GÒ / â |
â n , |
(2) |
||
где GÒ – техническая производительность установки, т/ч;
â– скорость воздуха во внутренней трубе сопла, м/с;
â– плотность воздуха, кг/м3;
– концентрация смеси, кг/кг;
7
n – число параллельно работающих материалопроводов.
Для надежной работы питателя рекомендуется выбирать такие размеры труб, чтобы скорость движения воздуха увеличивалась от 3 до 7 м/с в кольцевом сечении между трубами 1 и 2; непосредственно перед входом в трубу до 8 – 12 м/с и в самой трубе до 15 – 18 м/с.
Диаметр наружной трубы (м) определяется по формуле:
D |
D2 |
(D 2 )2 |
, |
(3) |
í |
â |
â |
|
|
где 
– толщина стенки внутренней трубы, м.
Высота сопла Н принимается равной 800 – 900 мм. Загрузочные воронки применяются для подачи сыпучих
продуктов как в горизонтальный, так и в вертикальный материалопровод (рисунок 1, в, г).
Регулирование подачи продукта в загрузочной воронке для горизонтального материалопровода осуществляется поворотом трубы (см. рисунок 1, в) путѐм изменения живого сечения отверстия.
В воронке для вертикального материалопровода (см. рисунок 1, г) для лучшего смешивания продукта с воздухом устанавливается гребѐнка 3.
При подаче материала в горизонтальные трубопроводы сверху вниз самотеком применяется питатель–тройник (рисунок
1, д).
Тройник прост по конструкции и имеет малое аэродинамическое сопрoтивление; он состоит из проходной части 1 и ответвления 2. Для предотвращения завалов тройника материалом и прекращения доступа воздуха в трубу в проходной части 1 установлена пористая плоскость 3. Ответвление тройника делается наклонным или закруглѐнным в сторону движения смеси.
При равных диаметрах прохода и ответвления длину тройника (мм) можно определить по формулам:
|
8 |
|
|
|
|
l1 |
d |
50 , |
(4) |
||
|
|
||||
2 tg |
|||||
|
|
|
|||
l2 |
d / cos |
, |
(5) |
||
l 2 l1 l2 d |
(1/ tg |
1/ cos ) 100, |
(6) |
||
где d – диаметр материалопровода, мм;
– угол естественного откоса транспортируемого груза (продукта), град;
– угол пересечения ответвления с проходной частью тройника, град.
Высота ответвления тройника (мм) определяется по формуле:
h 2 d cos , |
(7) |
Диаметр отверстий лючка принимают: 50 мм при d = 60 – 100 мм; 75 мм при d = 100 – 150 мм и 100 мм при d >150 мм.
Не рекомендуется сразу же за тройником устанавливать колено под углом 90°, так как это место станет причиной завалов и будет иметь большое аэродинамическое сопротивление. За тройником необходимо предусматривать горизонтальный участок материалопровода, где бы смесь продукта с воздухом набирала нужную скорость. Целесообразно уменьшать сечение материалопровода за питателем, при этом увеличивается скорость воздуха и облегчается разгон материала.
1.2 Питатели установок нагнетательного типа и аэрозольтранспорта
В нагнетательных установках невысокой концентрации, работающих при низком и среднем избыточном давлении (до 3
– 4 кПа), нередко применяются инжекторные и барабанные питатели, в нагнетательных установках с высокой концентрацией типа аэрозольтранспорта – шлюзовые (барабанные), шнековые и камерные питатели.
9
1.2.1 Инжекторы
Принцип действия питателя инжекторного типа основывается на создании в зоне загрузки продукта в трубопровод давления, которое несколько меньше или равно атмосферному. Это необходимо для того, чтобы продукт из промежуточного бункера, находящегося под атмосферным давлением, беспрепятственно поступал в материалопровод, исключая возможность выхода из него воздуха.
Инжекторное загрузочное устройство, применяемое для нагнетательных пневмоустановок низкого давления (рисунок 2) представляет собой трубу прямоугольного сечения 1, к которой со стороны входа воздуха крепится конфузор 2, с противоположной – диффузор 8. С обеих сторон места входа продукта устанавливают заслонки, выполняемые в виде пластинок, для изменения сечения воздушного потока.
В конфузор подаѐтся воздух, скорость которого под заслонкой увеличивается; при этом значительная часть статического давления HÑÒ потока переходит в динамическое и в месте
входа продукта в загрузочное устройство давление снижается: Í ÑÒ Ðá , ( Ðá – барометрическое давление, Па). Размер сечения
воздушного потока подбирают при помощи заслонки так, чтобы в месте поступления продукта не наблюдалось утечки воздуха из загрузочной воронки.
Рисунок 2 – Инжекторное загрузочное устройство: 1 – стальная труба прямоугольного сечения; 2 – конфузор; 3, 7 – заслонки для изменения сечения воздушного потока; 4 – патрубок; 5 – воронка; 6 – болты для регулирования положения заслонки; 8 – диффузор
10
1.2.2 Шлюзовые (барабанные) питатели – затворы
Шлюзовые затворы широко применяются в пневмотранспортных установках низкого давления как запорные устройства для герметизации отверстий. Эти затворы применяются для выпуска сыпучих грузов из разгрузителей и аппаратов для очистки воздуха и из ѐмкостей, находящихся под вакуумом. Они могут работать при разности давления в зонах до 70 – 80 кПа
(0,7 – 0,8 кгс/см2).
Шлюзовый затвор представляет собой чугунный корпус, внутри которого вращается барабан с ячейками (рисунок 3,а).
Продукт поступает сверху в приѐмную воронку 1, последовательно заполняет все ячейки лопастного барабана 2, перемещается вниз и через разгрузочную воронку 5 выгружается в материалопровод.
Чтобы снизить утечку воздуха из материалопровода, зазор между барабаном и корпусом затвора устанавливают не более
0,05 мм.
а |
б |
Рисунок 3 – Шлюзовой затвор: а – устройство затвора: 1 – приѐмная воронка, 2 – вращающийся лопастной барабан, 3 – труба для уравнивания давления в ячейке и приемной воронке, 4 – корпус затвора, 5 – разгрузочная воронка, 6 – штифт, 7 – пружина, 8 – скребок; б – общий вид