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

Большим достоинством всасывающих установок, которое

особенно ценно при размещении этих установок в цехах и в других помещениях, является то, что из трубопроводов не вы­ деляется пыль благодаря наличию в них разрежения. Когда материал поступает в трубопровод непосредственно из какойлибо технологической машины (например, на мельницах, где он забирается из вальцовых станков), это преимущество часто используется для отсасывания из машины запыленного возду­ ха, т. е. пневматическая установка в этом случае используется

для аспирации технологического оборудования. При этом очи­ щается воздух в помещении цеха, что улучшает санитарно-тех­ нические условия работы.

Трубопроводами всасывающих установок материалы могут одновременно подаваться из нескольких точек в один разгрузи­ тель. Это свойство всасывающих установок широко применяет­ ся, например в пивоваренной промышленности, где приходится подават» зеленый солод с большой площади солодоращения в одну или несколько сушилок.

Расстояние, на которое материал может подаваться всасы­ вающими установками, и производительность их ограничены, так как они могут работать при разрежении не выше 4000— 5000 кг/м2 соответственно вакууму, создаваемому воздуходув­ ными машинами. Кроме того, при высоком вакууме увеличи­ вается количество подсасываемого воздуха снаружи, так как трудно обеспечить герметичность соединений труб, и падает несущая способность воздуха из-за уменьшения его плотности.

Нагнетательные установки могут работать при высоком избыточном давлении; поэтому они развивают высокую произ­ водительность и могут перемещать материал на большие рас­ стояния. Трубопровод, забирая материал в одной точке, мо­ жет затем разветвляться, что позволяет подавать материал из одной точки приема в несколько точек разгрузки.

Пневматические установки смешанного типа позволяют принимать материал с нескольких точек и подавать его на значительное расстояние в несколько точек приема. В установ­ ках смешанного типа малой производительности материал иногда пропускается через вентилятор, что, однако, является нежелательным, так как это вызывает быстрый износ венти­ лятора.

2. Установки аэрозольтранспорта

Основной недостаток установок пневматического транспор­ та— высокий удельный расход энергии — вызывается тем, что энергия затрачивается не только на полезное перемещение са­ мого материала, но и на одновременное перемещение больших масс воздуха. В обычных установках пневматического транс­ порта этот недостаток сказывается особенно сильно при пере­ мещении порошкообразных материалов (муки, сахарной пуд­

9

ры), которое производится при концентрациях, не превышаю­ щих 3—4 кг/кг. Для этого рода материалов установки пневма­

тического транспорта должны иметь сложную систему очистки воздуха, так как частицы малых - размеров плохо выделяются из воздуха б обычных центробежных разгрузителях и пылеотделителях. В установках для таких материалов чаще, чем в установках для зернистых материалов, возникают завалы тру­ бопроводов.

Рис. 3. Схема установки аэрозольтранспорта при бестарных перевозках сыпучих грузов.

С целью ликвидации этих недостатков начинает внедрять­

ся новый вид пневматического транспорта тонкодисперсных материалов, называемый аэрозольтранспортом, или установка­ ми пневматического транспорта с сверхвысокой концентрацией смеси, или пневматическим транспортом материалов в плот­ ной фазе.

На рис. 3 представлена наиболее часто встречающаяся схе­ ма установки аэрозольтранспорта при бестарных перевозках

сыпучих грузов. Из расходных бункеров 1 мука через специаль­ ные питатели 2 под действием сжатого воздуха, поступающего из ротационного нагнетателя 3, поступает в трубопроводы 4 и

по ним движется в бункер 5 над контрольным буратом 6. Из

бункера 7 мука через питатель 8 нагнетается по трубам непо­ средственно в автоцистерны 9, либо в вагоны-цистерны 10.

Теоретические основы этого вида пневматического транс­ порта только еще начинают разрабатываться, но уже пред­

ставляется очевидным, что принцип действия установок аэро­ зольтранспорта существенно отличается от принципа действия обычных установок пневматического транспорта.

10

Производительность установок аэрозольтранспорта на пред­ приятиях пищевой промышленности вряд ли будет превышать 20—25 т/час, за рубежом же имеются установки производитель­ ностью до нескольких сот тонн в час.

По имеющимся сведениям применение установок аэрозольтранспорта ограничено материалами сравнительно тонкой дис­ персности и материалами, не образующими трудно разбивае­

мых комков. Представляется ненадежной и работа установок с влажными материалами. Для установок аэрозольтранспорта требуются питатели более сложных конструкций, чем для обыч­ ных установок пневматического транспорта; вызывается это тем, что для обеспечения надежной работы установки именно в пи­ тателе материал должен быть приведен в аэрированное состоя­ ние и хорошо перемешан с воздухом, что представляет собой значительные трудности.

В настоящее время над вопросами аэрозольтранспорта как теоретического характера, так и узкопрактического (например, разработка конструкции питателя) работают несколько научно-

исследовательских, учебных и проектных институтов пищевой промышленности. Этим работам придается большое значение, так как успешное 'внедрение аэрозольтранспорта во .внутрифаб-

ричный транспорт и особенно при приеме сырья позволит без крупных капиталовложений и повышения установленной мощ­ ности значительно повысить уровень механизации и автомати­ зации вспомогательных работ на предприятиях.

3. Пневматические транспортные желоба

Пневматические транспортные желоба, или пневможелоба, в последнее время начали внедряться в качестве транспортных средств на предприятиях пищевой промышленности для пере­ мещения сыпучих материалов (мука и т. п.).

Достоинство этих устройств в том, что материал в них пе­

ремещается с ничтожной затратой энергии при очень незначи­ тельной разности отметок между точкой загрузки и точкой раз­ грузки.

Пневможелоба значительное время эксплуатируются в про­ мышленности стройматериалов и на строительствах для транс­ порта цемента; однако теория их до сих пор не разработана, и при их конструировании, монтаже и эксплуатации обычно поль­

зуются различными, иногда противоречивыми, эмпирическими данными.

Действие пневможелобов основано на самотечном принципе,

т. е. на принципе движения материалов под действием силы тя­ жести. Чтобы движение порошкообразных сыпучих материалов было возможно при угле наклона 3—5°, материал необходимо привести в состояние текучести. В пневможелобе ото достигает­ ся насыщением материала воздухом, или так называемым аэри­ рованием его. .

12

Пневможелоб (рис. 4) состоит из двух желобов; открытые

стороны этих желобов скреплены болтами. Между ними на всю длину крепится пористая перегородка. В нижнюю часть желоба под давлением вводится воздух, который, проникая через пере­ городку, насыщает материал, засыпанный через люк в начале верхней части пневможелоба. Материал, насыщенный воздухом,

начинает «кипеть», увеличивает свой объем, приобретает свой­ ство текучести и благодаря наклону желоба 3—5° течет по пере­ городке к выпускному отверстию.

Рис. 4. Пневматический транспортный желоб.

Пневможелоба могут транспортировать материал на любое расстояние, позволяющее сохранить указанный угол наклона;

обычно их изготовляют в виде скрепляемых между собой сек­ ций длиной не более 4—5 м. Производительность определяется размерами желоба (табл. 1-2 и рис. 4). Высота первоначально­ го слоя материала принимается: при ширине желоба 125 и 150 мм — 50 мм, при ширине — 400—500 мм — 60 мм. Скорость движения материала около 1 м/сек. Необходимый расход воз­ духа определяется в зависимости от площади перегородки и ро­

да транспортируемого материала; он составляет 1,5—3 м^мин

на 1 м? площади. Необходимое давление воздуха зависит от со­

противления прохождению воздуха и от материала перегородки

13

Глава II

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

Для пневматического транспорта до сих пор нет еще пол­ ностью разработанной теории; однако для наиболее распростра­ ненных установок всасывающего и нагнетательного типов имеет­ ся много экспериментальных данных; поэтому можно считать,

что для этих установок уже выявлены основные зависимости между параметрами, приводимые ниже.

1. Движение по трубам чистого воздуха

Как указывалось выше, частицы материала при перемеще­ нии их по трубам установок пневматического транспорта нахо­ дятся во взвешенном состоянии в струе воздуха. Поэтому для выявления законов движения материала нужно хотя бы кратко рассмотреть основные законы движения воздуха по трубам. Раз­ личают два характера движения воздуха по трубам: ламинарный

и турбулентный. Ламинарное движение, при котором поток воз­

духа состоит из отдельных бесконечно тонких цилиндрических слоев, может осуществляться в трубе при условии, что безраз­ мерный критерий Рейнольдса Re не превышает 2320:

нии 760 мм рт. ст- v=l,4510~5.

При увеличении средней скорости воздуха и соответствую­ щем значении Re, превышающем 4000, поток теряет характер слоистости и движение воздуха приобретает турбулентный ха­

рактер, частицы его приходят в состояние беспорядочного хаоти­ ческого движения, т. е., кроме продольного движения, возни­ кают различные поперечные движения частиц. Для возможности

15

анализа турбулентного движения в гидродинамике оперируют

с усредненной скоростью потока вдоль оси трубы и усредненны­ ми «пульсационными» скоростями частиц, направленных перпен­

т. е. поток воздуха в этих установках имеет явно выраженный турбулентный характер.

Способ усреднения скоростей в турбулентном потоке позво­ ляет при его исследовании применять основные законы гидро­ динамики и термодинамики.

Основными параметрами потока воздуха являются:

1) средняя скорость по сечению vcp (м/сек), которая при определенном сечении трубопровода F= 4 (Л12) определяет секундный объемный расход воздуха в потоке:

Qe~Fvcp м3/сек; (И—2)

2) полное давление потока воздуха р0, характеризующее полный запас энергии потока, отнесенный к 1 Л!3 воздуха; это давление имеет размерность кгм/м3.*=кг/м- Поток воздуха всег­ да движется из области более высоких полных давлений в об­

ласть менее высоких.

Алгебраическая разность полных давлений.в двух сечениях,

последовательных по ходу движения потока, по закону Бернулли представляет собой потери энергии на участке между этими се­ чениями:

Ро3 -Ао, = кг1м2-

При исследовании пневмотранспортных установок, так же как в вентиляционной технике, полное давление отсчитывается от ат­ мосферного давления, т. е. оно представляет собой разность между абсолютным давлением в данной точке потока и атмос-

1 ат—! кг/см?—10 000 кг/л(?=10 м вод. ст.=10 000 мм вод. ст.=736 мм рт. ст.

16

ферным давлением. Поэтому полное давление может быть избы­ точным и иметь положительный знак (нагнетательные уста­

новки) или может быть разрежением, т. е. иметь отрицатель­ ный знак (всасывающие установки).

Полное давление состоит из статического давления и дина­

мического. Статическое давление (рСт )> характеризующее запас

потенциальной энергии, как и полное давление, может быть по­ ложительным и отрицательным. Численно оно равно разнице давлений на стенки трубопровода изнутри и снаружи. Динами­

Это давление всегда положительное.

Таким образом, при переходе от одного сечения I к следую­ щему II полное давление изменяется по такому закону:

духа о стенки трубопровода; эти потери определяют по такой формуле:

где: % — коэффициент трения; при расчетах пневмотранспортных установок с бесшовными стальными трубами Л оп­ ределяют следующим образом:

сельные клапаны и прочие устройства, в которых нарушается плавное движение потока; при изменении сечения трубопрово­ да (диффузоры, конфузоры и т. п.); при входе в трубопровод и

где — коэффициент, определенный экспериментально (см. приложение).

Таким образом, общее падение статического давления в уста­ новке, состоящей из прямолинейных участков и элементов, пред­

ставляющих местные сопротивления движению потока, состав­

Эта формула действительна при общем падении давления до

1000 кг/м2. В установках высокого давления приходится учиты­ вать изменение объемного расхода воздуха вследствие изме­ нения его удельного веса при изменении давления.

Во всасывающих пневматических установках перемещение воздуха рассматривается как изотермический процесс, следо­ вательно, произведение Qe p=const по всей трассе данной ус­

тановки. Таким образом, для двух соседних сечений трубопрово­ да имеем:

При расчете падений давления в прямых участках трубопро­ водов всасывающих установок большой длины применяется фор­

мула, учитывающая эти изменения состояния воздуха:

щая непрерывность потока воздуха в установке, т. е. восстанав­

ливающая все потери энергии при движении воздуха, определя­

ется по такой формуле

18