книги из ГПНТБ / Солопов С.Г. Торфяные машины и комплексы учеб. пособие

дует принять с= 0, а значение k определить в зависимости от отно-

шения

размера, конфигурации и плотности; следовательно, отдельные фракции его имеют различные значения скорости витания.

Расчетная скорость витания для неоднородного материала (фрезерного торфа) представляет собой некоторую осредненную скорость витания, которая является условной. Опытом установле­ но, что расчетная скорость витания для неоднородного материала при транспортировании его в горизонтальных трубах определяется по максимальному размеру частиц основной массы транспортируе­ мого материала, составляющего 80—90% общего его количества. При этом небольшое количество (10—20%) более крупных частиц будет транспортироваться в горизонтальном трубопроводе воло­ ком, а основная масса — во взешенном состоянии.

При транспортировании в вертикальном трубопроводе расчет­ ная скорость витания определяется скоростью витания наиболее крупных частиц, так как при этом транспортирование может осу­ ществляться только во взвешенном состоянии.

Концентрация транспортируемого материала в аэросмеси

Характер движения аэросмеси, а также сопротивления, возни­ кающие при этом, в значительной степени определяются соотно­ шением количества материала и воздуха, содержащихся в аэро­ смеси. Это соотношение называется к о н ц е н т р а ц и е й , которую можно представить или как расходную, или как действительную.

Р а с х о д н а я к о н ц е н т р а ц и я определяется соотношением количества материала и воздуха, проходящих через данное сечение трубопровода в единицу времени. Это соотношение может быть весовое или объемное. Соответственно различают весовую и объ­ емную концентрации.

Иногда при очистке воздуха и газов концентрация определяется весовым количеством твердых частиц материала, выраженным в миллиграммах или граммах, содержащихся в 1 м3 воздуха (газа), т. е. мг/м3 или г/м3,

Расходная концентрация не устанавливает действительного со­ отношения количества материала и воздуха в данном сечении или участке трубопровода, а дает ее среднее значение по всей системе.

Действительная, или истинная, концентрация определяет коли­ чество материала и воздуха, заключенных в данном объеме аэросмеси. Действительная концентрация'на разных участках одной и той же пневмотранспортной системы может быть различной, так как при одной и той же скорости воздуха скорость движения ча­ стиц материала на отдельных участках трубопровода может быть, разной.

Действительная концентрация

где цм — скорость материала, м/с.

Вобычных расчетах пользуются расходной весовой концентра­ цией, значения которой определить нетрудно, если установлен контроль за расходом материала и воздуха.

Впневмоуборочных машинах, предназначенных для уборки фрезерного торфа, максимальное значение расходной концентрации определяется величиной ц = І,5-7-2. В среднем значения концентра­ ции при уборке фрезерного торфа составляют 0,9—1,2. Такая кон­ центрация обусловлена конструкцией и условиями работы сопла,

т. e, сбором небольшого слоя фрезерной крошки с поверхности залежи при определенных размерах входного отверстия сопла, ско­ ростью входа воздуха, а также давлением, развиваемым венти­ лятором.

Скорость транспортирования аэросмеси

С к о р о с т ь ю т р а н с п о р т и р о в а н и я называется скорость воздушного потока, обеспечивающая падежное (без образования завалов) п экономичное транспортирование материалов. Рабочие скорости воздушного потока определяются скоростью витания ча­ стиц материала и концентрацией аэросмесп. При больших концен­ трациях движение потока становится менее устойчивым и предрас­ положенным к образованию завалов, так как частицы двигаются в более стесненных условиях. Опытами установлено, что при не­ больших концентрациях (р,^2) минимальная скорость воздушного потока, при которой обеспечивается транспортирование во взве­

ных частиц).

Для обеспечения нормального процесса транспортирования не­ обходимо принять скорость воздушного потока о= (2,5-^-3) щ|ф и

учесть, что эта скорость должна быть на 20—50% больше скорости витания наиболее крупных частиц, т. е. и> (1,2-^-1,5)к* .

В момент поступления частиц торфа в трубопровод требуются более высокие скорости воздушного потока, чем при движении их по трубопроводу. Это объясняется необходимостью сообщения на­ чальной скорости частицам материала, а также преодоления сил сцепления частиц, лежащих в слое. Величина этой скорости уста­ навливается в каждом отдельном случае в зависимости от кон­ струкции и условий работы питающего устройства, а также ха­ рактера транспортируемого материала.

Потери давления при движении аэросмеси по трубопроводам

При пневматическом транспортировании помимо потерь дав­ ления, вызванных движением воздуха, возникают дополнительные потери, обусловленные присутствием в воздушном потоке твердых частиц материала.

Многочисленные попытки получить зависимость для Рсм в ко­ нечном счете приводили к выражению, полученному И. Гастерштадтом:

Таким образом, потери давления при транспортировании аэро­ смеси определяются как сумма потерь при движении чистого воз­ духа и частиц материала, т. е. аэросмесь можно рассматривать как механическую смесь воздуха и частиц материала.

В этом уравнении коэффициентом Æ, являющимся эксперимен­ тальной величиной, учитываются многочисленные факторы, влияю­

четов на основании опытов с фрезерным торфом авторами была получена полуэмпирическая зависимость для определения коэффи­ циента сопротивления аэросмеси, т. е.

При движении аэросмеси по трубопроводу вверх на подъем, по­ мимо потерь на трение, имеют место также потери давления вслед­ ствие расхода энергии и подъем столба аэросмеси на определен­ ную высоту. Следовательно, полное давление, необходимое для движения аэросмеси на подъем,

где РСм — потери на трение при движении аэросмеси; •Рпод — потери давления на подъем аэросмеси.

В низконапорных пневмотранспортных схемах, в которых объ­ емный вес воздуха принимается равным объемному весу атмосфер­ ного воздуха, энергия, затрачиваемая на подъем аэросмеси, опре­

нуднтельной подачи материала в пневмосистему и устройства с

подача материала в пиевмосистему осуществляется с помощью пи­ тателей: барабанных (шлюзовых затворов), камерных, винтовых

идр. Кроме того, часто применяют питающие устройства эжек­ торного типа. Питатели для принудительной подачи материала могут устанавливаться как на всасывающих, так и на нагнетатель­ ных линиях пневмоснстемы. В последнем случае в питателях долж­ на создаваться необходимая герметичность, препятствующая вы­ ходу воздуха из пневмосистемы в атмосферу.

Взависимости от назначения применяются различные конст­ рукции сопл, однако принцип действия их в основном одинаковый

изаключается в следующем.

Благодаря разности статических давлений в пространстве (с атмосферным давлением), окружающем всасывающее (входное) отверстие сопла, и в плоскости этого отверстия атмосферный воз­ дух засасывается в сопло и увлекает за собой частицы материала, расположенные в зоне действия всасывающего факела. Непосред­

уменьшается. Если по оси потока провести две взаимно перпенди­ кулярные плоскости, то в этих плоскостях можно построить не сколько кривых, представляющих собой геометрическое место то чек, имеющих постоянную и равную скорость в зоне всасывания,— из о т а X и. Если теперь провести несколько линий, перпендику

определяющая величину осевой скорости потока в зоне действия всасывающего отверстия.

Несколько упрощенная М. П. Калинушкиным, эта зависимость имеет вид

Приведенные зависимости показывают, что изменение скоро­ сти в различных точках всасывающего факела (по его оси) опре­ деляются расстоянием до плоскости входного отверстия, скоростью воздушного потока во входном сечении, а также формой входного отверстия и его площадью.

Рассматривая характер воздействия всасывающего факела на твердые частицы материала, лежащие на его пути, можно выде­ лить в нем две различные по интенсивности действия зоны: зону активного действия всасывающего факела и зону пассивного дей­ ствия.

З о н а а к т и в н о г о д е й с т в и я представляет собой участок всасывающего факела, в котором, благодаря высоким скоростям

обладает достаточным запасом энергии, необходимым для пре­ одоления сил сцепления и сил инерции покоя, но имеет энергию,

вило, всасываются во взвешенном состоянии.

В активных соплах энергия всасываемого воздушного потока расходуется только на сообщение частицам материала необходи­ мой скорости и преодоление аэродинамических сопротивлений, возникающих при движении аэросмеси в соплах. В пассивных соп­ лах имеют место аналогичные потери, но кроме них часть энергии воздушного потока затрачивается на отрыв частиц материала от места их скопления и преодоления инерции покоя. Для создания необходимых аэродинамических условий при засасывании материа­ ла скорость воздушного потока во входном отверстии пассивного сопла должна быть значительно выше, чем в отверстии активного сопла.

Сопла пневмоуборочных машин

В торфяных уборочных машинах и установках для пневмотраиспортпрования торфа в качестве питающих устройств приме­ няются как пассивные, так и активные сопла.

Конструктивная форма сопла определяется условиями его при­ менения (назначения его), наиболее полным и рациональным ис­ пользованием энергии воздушного потока для отделения от слоя и подъема частиц материала и сообщения им начальной скорости.

Сопло пневмоуборочной машины представляет собой изогнутый конусообразный патрубок, прямоугольная форма сечения которого изменяется от щелевидного во входном сечении до квадратного вы­ ходного отверстия. Начиная от входной щели, две стенки сопла (по ширине его) делают расходящимися, причем центральный угол между ними не должен быть более 8°, чтобы не было вихреобразований в результате отрыва воздушной струи от стенок.

Вытянутая щелевидная форма всасывающего отверстия сопла определилась условием применения его (уборка небольшого слоя материала при значительной ширине захвата). Такая форма вход­ ного отверстия обеспечивает наилучшее использование всасываю­ щего факела для засасывания торфа при заданной ширине за­ хвата его. Для того, чтобы сконцентрировать воздушный поток у входной щели сопла и направить его движение ближе к поверх­ ности залежи, у входной верхней кромки сопла установлен козы­ рек. Опыт показывает, что длина козырька ограничивается вели­ чиной сопротивления на входе, которая возрастает при чрезмерно длинном козырьке.

Для плавности входа потока в сопло верхняя входная кромка

лается на нем. Высота входной щели сопла делается такой, чтобы наиболее крупные частицы транспортируемого материала могли беспрепятственно засасываться и перемещаться в сопле. При чрез­ мерно большой высоте входного отверстия сопла будет засасы­ ваться излишний воздух, не принимающий участия в подъеме ча­ стиц торфа с поверхности залежи. Обычно высота входной щели сопл пневмоуборочных машин принимается в пределах 40—60 мм.

Ширина сопла определяется в зависимости от принятой шири­ ны захвата уборочной машины, однако она не должна быть более 1,2 м, так как при большей ширине и жесткой конструкции сопл ухудшаются условия копирования рельефа поверхности залежи. Число сопл определяется исходя из принятой ширины захвата убо­ рочной машины и ширины отдельного сопла. При этом необходи­ мо учесть, что зона действия всасывающего отверстия каждого сопла будет несколько больше, чем ширина входной щели, поэтому, сопла могут устанавливаться на некотором расстоянии друг от друга.