книги из ГПНТБ / Бурсиан В.Р. Пневматический транспорт на предприятиях пищевой промышленности

Глава V

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСТАНОВОК ПНЕВМАТИЧЕСКОГО

ТРАНСПОРТА

Полный расчет установки пневматического транспорта мо­ жет быть разбит на следующие основные этапы:

1)уточнение задания;

2)выбор типа установок;

3)выбор основных параметров установок;

4)предварительный, или ориентировочный, расчет;

5)точный расчет.

1. Уточнение задания

а) Назначение и роль установки в произ­ водственном процессе цеха или предприятия

ипредписанный процессом режим работы

установки

Этот пункт задания может быть уточнен путем подробного обследования существующего вида транспорта, который должен быть заменен пневматическим. При этом обязательно нужно учесть предполагаемые изменения технологического процесса в связи с заменой вида транспорта.

б) Установление характеристики материала,

подлежащего транспортированию

Для этого могут быть использованы литературные данные

(см. табл. III—1). Необходимо, однако, подходить с осторож­ ностью к использованию характеристик, полученных из литера­

туры. Свойства материалов одного и того же наименования могут быть весьма различны в зависимости от сорта, степени измельчения, влажности и т. п. Поэтому при расчете ответст­ венных установок рекомендуется предварительно проверять ха­

рактеристики материалов, подлежащих транспортированию, экспериментальным путем. В частности, это относится к опреде­ лению таких важных характеристик для работы пневматических

109

установок, как удельный и объемный вес (у.и ), форма, размеры и вес частиц и скорость витания (°вит1- Кроме того, обязатель­ но должны быть выявлены такие свойства материала: абразив­ ность, текучесть, способность к комкованию и слипанию; необ­ ходимо также установить особые требования, которые предъяв­ ляет производство в отношении сохранности качества и коли­ чества материала при его транспортировании.

в) Определение расчетной производительности

установки

Этот параметр устанавливается различно для внутрицехо­ вого транспортирования материала и для транспортирования материала от разгружаемого подвижного состава в склад пред­ приятия.

В первом случае обычно задана среднесуточная производи­ тельность цеха или линии Qc. Расчетную часовую производи­ тельность пневматической транспортной установки определяют по такой формуле:

ности технологического процесса в течение суток и организацию подачи материала в пневматическую ли­

нию; этот коэффициент в зависимости от местных условий может приниматься равным до 1,5 и можег

быть существенно уменьшен, если материал подается

в пневматическую линию из бункеров, снабженных регулируемыми питателями;

Кре,з — коэффициент, учитывающий перспективы увеличения производительности и аварийные случаи увеличения подачи материала в пневматическую линию; этот коэффициент не следует принимать больше 1,25.

Правильное определение производительности имеет большое значение. С одной стороны приходится учитывать, что пневмати­ ческие установки не выдерживают значительных перегрузок, осо­

энергии.

Во втором случае (при разгрузке или погрузке подвижного

состава) должна быть задана грузоподъемность подвижного со­ става G и время, которое может быть отведено для задержки состава под выгрузкой, t\.

110

В этом случае производительность установки

Q-/ac = -|- Кр т/час,

где Кр—коэффициент неравномерности работы установки в процессе разгрузки (/<„ может быть принят равным

1,25—1,5).

При разгрузке подвижного состава в промежуточный бункер производительность установки может быть уменьшена и опре­

деляется по такой формуле:

Очас = -у~ Кр т1час,

Зная заданные точки приема и отпуска материала, необхо­ димо при составлении задания наметить трассу линий материало-

ивоздухопроводов; причем нужно стремиться провести ее по кратчайшему направлению. Желательно укладывать трубы око­ ло стен и колонн, чтобы не мешать передвижению людей и транспорта и не уменьшать освещенности помещений. Во вся­ ком случае следует избегать ненужных искривлений трассы и укладки трубопроводов в трудно доступных местах.

Намеченную трассу для удобства расчета желательно пред­

ставить в виде пространственной схемы с указанием расстояний

иотметок.

д) Уточнение месторасположения точек приема и отпуска материала как в плане, так и особенно по высоте

Эти данные необходимы для дальнейшего выбора оборудо­

вания и, в частности, циклонов-разгрузителей. Отчасти из-за невозможности разместить циклоны в.силосных помещениях хле­ бозаводов в Москве, еще ни один завод не перешел на вертикаль­ ную подачу муки пневмотранспортом, несмотря на признанную

целесообразность этого перехода.

2. Выбор типа установки

На основании изучения предстоящей работы установки и ха­ рактеристик материала могут быть выбраны всасывающая, на­ гнетательная или смешанная установка, аэрозольтранспорт или

Ш

пневможелоб. Выбирая тип установок, можно руководствовать­ ся соображениями, изложенными выше (см. главу I), а также опытом работы выполненных установок (см. главу VI).

3. Выбор основных параметров

Для расчета установки необходимо предварительно задаться

описание установок, приведенное в гл. VI.

Транспортируемый материал должен быть отнесен к той или иной группе по табл. III—1.

4. Предварительный расчет

При предварительном расчете ориентировочно определяют основные расчетные величины: диаметр трубопровода, расход

воздуха, полное падение давления; кроме того, задачей этого расчета является предварительный выбор оборудования (типа воздуходувной машины, типа питателя и разгрузителя, системы очистки воздуха и т. п.).

В предварительном расчете уточняются значения основных параметров установки и некоторых расчетных коэффициентов,

как tga и др. Предварительное определение полного падения

давления позволяет отнести установку к определенной катего­

рии, указывает, надо ли считаться с изменением удельного веса

воздуха, обусловливает тип воздуходувной машины для данной установки и т. п. При предварительном расчете расход воздуха определяют по такой формуле:

3,6 ь?

Диаметр трубопроводов

(V-3)

(F— сечение трубопровода).

После определения диаметра трубопровода принимаем боль­ ший по ГОСТу ближайший диаметр и по нему рассчитываем

действительную скорость воздуха и концентрацию. Чтобы про­ верить правильность выбранных значений параметров с точки зрения надежности работы установки, рекомендуется произвести

112

проверку, пользуясь такой зависимостью, предложенной Бартом

[23]: _

— Vdg *= А < Азав, ve

ve в м1сек, d в м;

где: р5—критическая концентрация, при которой происходит завал;

Fr—безразмерный критерий Фруда; Fr=-^-==.

Точных данных для определения Азав для различных мате­ риалов и условий работы установок пока не имеется. Значение Азав зависит от свойств транспортируемого продукта, от на­ правления его перемещения и от сложности трассы трубопрово­ дов (наличие отводов и т. п.).

На основании исследований пневматических установок для

перемещения продуктов переработки зерна в размольных отде­ лениях мельниц, где материалопроводы представляют собой вер­ тикальные стояки с одним отводом наверху, В. С. Пальцев [30]

рекомендует принимать Азав =0,3.

Пересчет параметров действующих установок по этой фор­

для порошкообразных материалов позволяют считать для этих случаев Азае< 0,1.

Полное падение давления

EA/7=(k^4-^^(l+ptga)4-

~£Н — сумма длин всех вертикальных участков;

^^■Рвозд—суммарная потеря давления, в воздуховодных и очистных устройствах.

Предварительный расчет должен быть выполнен в несколь­ ких вариантах; в каждом варианте принимаются различные зна­

чения параметров, диаметра трубопровода и иногда изменяется трасса; окончательно выбирается тот вариант, при котором по­

требная мощность на привод воздуходувки будет наименьшей.

Эта мощность определяется по такой формуле:

Критерием правильности выбранного варианта является так­ же совпадение результатов расчета по расходу воздуха и пол­ ному падению давления с оптимальным расходом и перепадом давления для выбранной или имеющейся в наличии воздухо­ дувной машины.

5. Подробный расчет

Задачей подробного расчета пневматической установки явля­ ется уточнение полного падения давления и расхода воздуха. Результаты этого расчета полезно сопоставить с данными, которые получают на установке после ее пуска в эксплуатацию и наладки. Эти данные, т. е. проектные и действительные, отли­ чаются между собой. По величине этих расхождений можно

судить о качестве монтажа, о дефектах в оборудовании и о воз­ можных мероприятиях по снижению расхода энергии на уста­ новке. Анализ этих расхождений позволит также в некоторой степени проверить правильность методики расчета и правиль­ ность значений коэффициентов, принятых при расчете.

Для установок всасывающего типа низкого и высокого ва­ куума и для установок нагнетательного типа высокого давления подробные расчеты составляют по различным методикам. Во всех случаях расчет ведется по участкам, т. е. сопротивления определяют последовательно и отдельно для прямолинейных вертикальных и горизонтальных участков, отводов и других мест­

114

ных сопротивлений. Коэффициенты последних определяют более точно (см. главу IV).

Как указывалось выше, при расчете всасывающих установок с вакуумом 1000-^1500 кг/м2 и выше необходимо учитывать изменение удельного веса и объемного расхода воздуха на про­ тяжении трассы материалопровода; эти изменения, как извест­ но, вызываются уменьшением абсолютного давления воздуха.

В этом случае в основу расчета параметров установки при­ нимаются такие условия: постоянство весового расхода воздуха

и изменение расчетной скорости воздуха в ограниченных преде­ лах. Эти условия могут быть соблюдены, если на протяжении трассы будет постепенно изменяться диаметр трубопровода, т. е. трасса будет состоять из отдельных участков с постепенно уве­ личивающимся диаметром трубопровода.

Задачей расчета является разбивка всей трассы материало­ провода на участки с различными диаметрами труб и опреде­ ление длин этих участков. Предположим, что имеется горизон­

тальный материалопровод общей длиной SZ (ж), в котором пе­

ремещается смесь воздуха с материалом, с производительностью

GM (кг/сек) при концентрации ц (кг/кг). Для упрощения при­ мера исключаем потери на разгон, т. е. считаем движение сме­ си на всей трассе установившимся. Для начала рассматривае­

мой трассы принимаем такие параметры движения смеси:

(7

1) весовой расход воздуха Gs = — кг/сек;

р

2)диаметр трубопровода d\ м и соответственно сечение его

м2;

3)абсолютное давление pi кг/м2 и соответствующий ему удельный вес воздуха уч кг/м3-,

4) объемный расход воздуха Qe, = — мР/сек-, скорость воз-

Приближенно падение давления на первом участке составит:

«1 2^

Давление в конце участка

При этом давлении р f и изотермическом расширении объем­

ный расход и удельный вес воздуха можно определить по та­

Чтобы в -следующем, втором, участке скорость воздуха на­ ходилась бы в тех же пределах, что и в первом участке, нужно

увеличить диаметр трубопровода с d\ до с?2 (обычно принимают диаметр, следующий по ГОСТу); затем тем же методом опре­ деляют длину его /г-

116

При этом.в начале второго участка значения параметров будут:

Q« =(>.

Xflj,

При наличии на исследуемом участке вертикальных участ­ ков, участков разгона или отводов и других местных сопротив­ лений их дополнительные сопротивления должны учитываться

не приниматься во внимание. Если же эти сопротивления при­ ходится учитывать, то по пространственной схеме определяют длину прямолинейной части такого участка, начиная от конца предыдущего участка до входа материалопровода в местные

сопротивления, вычисляют падение давления на этой части и определяют параметры рг, V,- и т. п. для его конца; для расчета падения давления в местном сопротивлении принимают эти параметры как начальные.

Несколько усложняется против указанного выше расчет пневмотранспортных установок с разветвленными сетями мате-

риалопроводов, которые встречаются на некоторых предприя­ тиях пищевой промышленности.

Такие схемы встречаются двух видов.

1. Несколько материалопроводов с различной нагрузкой и различным числом загрузочных точек работают последователь­ но по времени и объединены перед общим разгрузителем в один магистральный материалопровод. Такие схемы применяются почти на всех пивоваренных заводах. В данном случае рассчи­ тывается материалопровод, в котором следует ожидать наи­ большего падения давления от крайней точки загрузки до раз­ грузителя. Определяют абсолютное давление, которое при этом получается в точках присоединения остальных материалопро­ водов. Определив таким образом допустимое падение давления, а также длину и загрузку каждого ответвления, можно, поль­ зуясь формулой (V—4), установить необходимый диаметр тру­ бопровода—ответвления. Возможно изменение в небольших пре­ делах и других параметров (скорости воздуха или концентрации смеси), обеспечивающих надежную работу ответвления.

117

2. Несколько параллельных пневматических линий работают каждая на свой разгрузитель. Воздуховоды из разгрузителей

объединены в общий коллектор, который подает воздух' в об­ щую систему очистки и в воздуходувную машину. Такие схемы

применяются на мельницах и могут оказаться необходимыми на концентратных и других предприятиях с технологическим про­

цессом, осуществляемым в несколько этапов. При этой схеме

могут быть два случая. В общем случае длина линий и их на­ грузка могут быть различными; в частном случае — одинаковы­ ми. В общем случае магистральной линией обычно является ли­ ния с наибольшей нагрузкой и, следовательно, с наибольшим падением давления. Рассчитав эту линию по принципу наимень­

шего расхода энергии, определяют абсолютное давление в точ­ ках входа остальных воздуховодов в коллектор. Затем, так же как в первой группе установок, изменяя параметры, главным образом диаметр трубопровода, и учитывая нагрузку линий, окончательно определяют их параметры. При этом общее паде­ ние давления в каждой линии должно создавать абсолютное давление в конце ее (т. е. в месте входа в коллектор), равное абсолютному давлению в соответствующей точке коллектора.

Подобрать параметры, обеспечивающие одинаковое давление в

коллекторе и в примыкающем к нему зернопроводе, трудно и, кроме того, может меняться нагрузка как в магистральной ли­ нии, так и в остальных; поэтому обычно после каждого разгру­ зителя в воздуховоде устанавливают шиберную заслонку, ме­ няя положение которой, можно более точно отрегулировать со­ противление линии.

При расчете коллектора необходимо, конечно, учитывать уве­ личение расхода воздуха по мере включения новых линий; кро­ ме того, при необходимости нужно увеличить диаметр коллек­ тора для обеспечения постоянной скорости воздуха.

Нагнетательные установки, работающие при избыточном

давлении свыше 1 ати, И. С. Сегаль [17] рекомендует рассчиты­

вать в таком порядке.

Необходимое абсолютное давление в начале трассы

1Прив—приведенная длина материалопровода, т. е. учитываю­ щая эквивалентные длины отводов и других местных сопротивлений, в м;

118