книги из ГПНТБ / Бурсиан В.Р. Пневматический транспорт на предприятиях пищевой промышленности
.pdf
|
Те же исследования выявили зависимость |
потерь в отводах |
||
от |
„ |
• |
, |
R |
отношении |
радиуса |
отводов к диаметру |
трубопровода — . |
|
Слагаемое Др3 |
учитывает потери давления |
d |
||
непосредственно в |
закруглении, вызванные изменением структуры потока и увели чением трения материала о стенки трубопровода вследствие воз
никновения центробежной силы. По аналогии с падением давле- |
|
. ния в прямолинейных участках эта часть |
потерь определяется |
по такой формуле: |
(П-28) |
&Рз= АРГ(1 +ДзН), |
где Ьр3ч- — потери давления в отводе при движении чистого воз
духа;
аР3 — --отв „ , |
(И—29) |
где: 1отв— для обычных |
отношений — = 5-ьГ5 |
может прини- |
маться равным |
d |
|
0,5; |
для прямоли |
|
К3 —■ коэффициент, |
соответствующий tga |
|
нейных трубопроводов; |
|
|
/г |
(П-ЗО) |
|
Для отводов с вертикали на горизонталь коэффициент |
||
В =----- ; |
(П-31) |
|
|
/ R \0,23 |
|
для отводов с горизонтали на вертикаль |
|
|
В —__=?— |
(II—32) |
|
|
/ R \0,15 |
|
Коэффициент А3 зависит от рода транспортируемого мате риала и может приниматься равным ЗАгОр (из формулы (II—23) для tga в горизонтальных трубах).
Потери на разгон материала после выхода |
из закругления |
А Рразг — С И У"! |
(П—33) |
коэффициент |
|
Q__ АР |
(П-34) |
/ R \0,22 ’ |
|
где Л_—коэффициент; в зависимости от рода |
продукта А„— |
=0,06—0,08. |
|
29
В предварительных расчетах установок можно вместо1 опре деления падения давления в отводах по формуле (II—27) при бавлять к длинам прямолинейных участков, измеренным по осям
трубопроводов, эквивалентные длины отводов, сопрягающих эти
участки, и определять падение давления на участках трассы с отводами по формуле:
ApJxl^sM^tga), |
(П-35) |
\ d / 2^ |
|
где ^1экв — сумма длины прямолинейного участка и эквивалент ной длины отвода (табл. II—2).
Таблица П—2
Эквивалентные длины в м прямого материалопровода с сопротив
лением, равным дополнительному сопротивлению сопрягающего отвода на 90° при скорости воздуха 20 м/сек для зернистых материалов
Отношение —
Диаметр |
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
материа- |
|
|
6 |
| |
|
10 |
1 |
|
15 |
|
лопровода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в мм |
|
|
|
Концентрация р. кг}кг |
|
|
|
|
||
|
1 |
| |
5 |
10 | |
1 | |
5 |
10 | |
1 | |
5 |
10 |
50 |
1,8 |
|
5,5 |
7,5 |
1,7 |
5,0 |
6,7 |
1,6 |
4,4 |
5,9 |
100 |
3,0 |
|
7,4 |
9,0 |
2,6 |
6,5 |
8,2 |
2,4 |
5,8 |
7,4 |
150 |
4,2 |
|
9,2 |
10,5 |
3,5 |
8,0 |
9,6 |
3,2 |
7,2 |
8,9 |
7?
Для промежуточных значений d, — и ц применяют интерпо- d
лирование. Увеличение или уменьшение скорости на каждые
5 м/сек. изменяет эквивалентную длину соответственно на 10%.
Для порошкообразных материалов значения, приведенные в табл. II—2, следует увеличить на 10—15%. Полученные экви валентные длины следует прибавлять к измеренным по осям трассы длинам материалопроводов, сопрягаемых с данным от водом.
В вертикальных участках пневмопроводов, энергия воздушно го потока затрачивается при установившемся движении на подъ ем материала, находящегося в данный момент в трубе; это вы зывает дополнительные потери давления, зависящие от действи тельной концентрации и ог высоты подъема Н:
^Pnod = WdH = W ~ Н- |
(П-36) |
VM |
|
Принимая, что в вертикальных участках |
vM=ve—v впт, по |
лучаем |
|
^Pnod = W—^—Н. |
(П-37) |
veum |
|
30
На участках разгона материала дополнительно затрачивает
ся энергия на увеличение скорости материала до скорости при установившемся режиме,. Эти потери на начальном участке пневмопровода всасывающей установки показаны на графике па
дения давления (рис. |
7). |
|
|
|
|||||||
На оси |
абсцисс отложены |
|
|
|
|||||||
потери давления, на оси |
|
|
|
||||||||
ординат —• длина пневмо |
|
|
|
||||||||
провода. |
Кривая |
ОВБ |
|
|
|
||||||
представляет |
собой |
кри |
|
|
|
||||||
вую |
изменения |
давле |
|
|
|
||||||
ния (в данном случае — |
|
|
|
||||||||
вакуума) от точки О, со |
|
|
|
||||||||
ответствующей атмосфер |
|
|
|
||||||||
ному давлению, до точки |
|
|
|
||||||||
Б, |
соответствующей |
дав |
|
|
|
||||||
лению |
в |
конце |
пневмо |
|
|
|
|||||
провода. На участке ОБ |
|
|
|
||||||||
движение материала про |
|
|
|
||||||||
исходит |
|
с ускорением |
— |
|
|
|
|||||
это участок разгона. По |
|
|
|
||||||||
тери |
давления состоят |
из |
|
|
|
||||||
потерь |
|
на |
трение |
и |
на |
|
|
|
|||
разгон. |
|
На |
участке |
ВБ |
|
Падение давления |
|
||||
движение установившееся, |
|
|
|
||||||||
потери |
вызываются толь |
Рис., 7. График распределения падения |
|||||||||
ко |
|
трением, |
и |
падение |
давления в вертикальном материало- |
||||||
давления |
пропорциональ |
|
проводе. |
|
|||||||
но |
длине участка. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Удельная потеря давления |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д Рв—б1 |
const. |
(11-38) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1В~Б
Если линию Б—В продолжить до пересечения с осью абсцисс в точке А, то отрезок ОА будет, очевидно, представлять собой полную потерю на разгон. Эта потеря, очевидно, должна быть равна приращению кинетической энергии транспортируемого ма териала, т. е.
. |
с |
G |
(П-39) |
Рразг^ср— ~ ‘ |
|||
где: Б.Рразг—потери давления на разгон в кг/м2-, |
|
||
F — сечение трубопровода в м2; |
разгона в |
||
vcp—средняя скорость воздуха на участке |
|||
м/сек-, |
|
|
|
G — производительность материалопровода в кг/сек-,
31
—скорость движения материала при установившем ся движении в м/сек-, например для вертикальных линий vM = vcp~ veum\
vMo —то же в момент загрузки (принимается равным 0).
В. С. Пальцев [30], исследуя вертикальные пнеэмоправоды с продуктами размола, получил для определения потерь давле ния на разгон формулу:
^Рразг^М^, |
(II-40) |
где А — коэффициент, зависящий от рода материала.
По исследованиям ВНИИЗа, этот коэффициент для грубых
продуктов размола Аг=0,Г12, для мягких, т. е. более дисперс
ных, Лл/= 0,121. Это объясняется тем, что |
грубые |
материалы, |
имеющие более высокую скорость витания, должны |
быть разо |
|
гнаны до меньшей скорости, чем тонкие материалы. |
материала, |
|
Для горизонтальных труб, в которых |
скорость |
как выше показано, приближается к скорости воздуха, коэффи
циент А должен быть несколько больше (на 10—15%), но зави симость (II—40) не изменяется.
Длина разгонного участка зависит в основном от расчетной скорости воздуха в материалопроводе и составляет 3—4 м для малых скоростей (ve= 15—20 м/сек) и 7—8 м для больших ско ростей (ца = 25—35 м/сек). Общая потеря давления на разгон распределяется по длине разгонного участка неравномерно, при чем на первые 20% длины обычно падает до 50% общей потери.
В отдельных элементах пневматических установок (в прием никах, соплах, разгрузителях, циклонах, фильтрах) также имеют место потери давления. Эти потери зависят от параметров рабо ты установки (скорости воздуха и концентрации) и от рода транспортируемого материала. Однако определяющими факто рами обычно являются конструкция элемента и режим его рабо ты. Поэтому соответствующие указания по определению потерь приведены ниже, при описании этих элементов (см. главу IV).
Потери давления в воздуховодах, по которым циркулирует
чистый или запыленный воздух после выделения материала из
смеси или до ввода материала в смесь, определяются по форму лам для движения чистого воздуха.
3. Энергоемкость установок пневматического транспорта
Так как в воздуходувную машину установок пневматического транспорта попадает уже очищенный воздух, то мощность, по требная для привода ее, определяется по формуле (II—10). Так как
Ом |
Qm |
(П-41) |
|
W |
3>6 ьн’ |
||
|
32
то (см. формулу II—10)
Д> _ Ои Р |
(П-42) |
102-3,6 7ep.T)sa
где: GM— производительность установки в кг!сек\ QM— производительность установки в т/час.
Из этой формулы следует, что потребная мощность для при вода воздуходувной машины обратно пропорциональна концент рации ц; поэтому проектировщики часто стремятся увеличить концентрацию, благодаря чему снижается расход энергии. На самом деле, концентрация ц входит в числитель в выражение для
ЕЛР = е(х A + sS\lll(1+(ltga). |
(П-43) |
|
\ at |
J 2g |
|
Величина ЕДр также зависит от ц, причем тем в большей |
||
степени, чем больше коэффициент tga. Поэтому это |
стремление |
увеличить ц оправдано только при расчетах мощных установок с малыми значениями tga.
Из формулы (II—42) следует также, что N пропорционально скорости воздуха примерно в третьей степени, так как Qe про порционально ve в первой степени, а 2Др — во второй. Следова
тельно, при проектировании пневмотранспортных установок нуж
но стремиться к снижению расчетной скорости воздуха, однако,
она не должна достигать скорости завала, т. е. той скорости, при которой работа установки может оказаться ненадежной. Исходя из этих соображений, в ряде отраслей промышленности стремят ся к полному отказу от горизонтальных участков пневмопрово да, как требующих более высокой скорости воздуха для надеж ной работы. Однако при такой направленности в проектирова нии сильно сужается область применения пневматического транс порта, и поэтому эту тенденцию далеко не во всех случаях сле дует поощрять.
Высокая энергоемкость установок пневматического транспор та объясняется в значительной мере низким к. п. д. воздуходув ных машин, который например, для вентиляторов не превышает обычно 0,5—0,6. Изыскание более совершенных типов воздухо
дувных |
машин для пневмотранспортных |
установок |
является |
|
поэтому |
первоочередной задачей. |
|
|
|
Большое значение в отношении снижения энергоемкости уста |
||||
новок имеет правильная их компоновка, |
при которой |
было бы |
||
минимальное количество искривлений трассы, |
а следовательно |
|||
и отводов, а также минимальное количество |
других |
местных |
сопротивлений, повышающих общие потери давления.
3 Зак. 1536 |
33 |
Однако даже с учетом всего изложенного энергоемкость уста новок пневматического транспорта больше, чем установок меха нического транспорта, поскольку одновременно с перемещением материала должны перемещаться большие массы воздуха. С этой точки зрения большое значение имеет развитие аэрозольтранс порта, работающего при концентрациях ц= 150 кг/кг и выше.
Высокая энергоемкость пневматических установок в большинстве случаев окупается, так как пневматический транспорт повышает культуру производства и может быть использован для решения технологических задач производства.
Глава III
КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ В УСТАНОВКАХ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В главе II указывалось, что параметры установок пневмати ческого транспорта (расчетная скорость воздуха, концентрация смеси, коэффициенты сопротивления движения смеси), а также тип установок и особенно вид оборудования (питатели, затворы, разгрузители и т. п.) обусловливаются характеристиками и свойствами материалов, подлежащих транспортированию,- Эти характеристики и свойства необходимо также знать для проек тирования смежного оборудования производственных процессов, связанного с работой пневматических установок (бункеров, до заторов и т. п.), так как ошибки в проектировании этого обору дования могут привести в неработоспособное состояние даже правильно запроектированную установку пневматического транспорта.
Основными характеристиками и свойствами материалов явля ются: размеры, форма и вес отдельных частиц; состав по фрак циям; удельный вес; насыпной вес; скорость витания в верти кальных трубах; сыпучесть, текучесть и слеживаемость; влаж ность и гигроскопичность; абразивность; хрупкость; коэффициен ты внутреннего трения; коэффициенты трения о различные по верхности и т. п.
Этот общий перечень может быть для отдельных видов мате риалов сокращен. Наоборот, при проектировании пневматиче ских установок для отдельных предприятий или для предприятий
отдельных отраслей пищевой промышленности могут быть по
ставлены также специфические требования: отсутствие повреж дений отдельных частиц, сохранность особых качеств материала и аромата, охлаждение в пооцессе транспортирования и т. п. Для выполнения этих требований необходимо знать дополнитель ные свойства материалов — твердость, хрупкость, теплоемкость и т. п. Поскольку эти свойства специфичны, они рассматривают
ся в главе VI.
3* |
35 |
|
|
|
Таблица характеристик материалов |
|
Таблица |
III— 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент внешнего |
|
№ |
Продукт |
|
Размер частиц или |
Удельный |
Насыпной |
Скорость |
Коэффициент |
трения |
|
|
|
|
|||||||
пп. |
|
зерен в мм |
вес |
вес в т!мл |
витания |
внутреннего |
|
|
|
|
|
|
|
в г<см3 |
|
в м!сек |
трения |
о сталь |
о дерево |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
I. Группа мелко штучных материалов |
|
|
||||
Конфеты „Золотой |
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
ключик" . . . |
35X14X10 |
1,30 |
0,37 |
17,3 |
— |
0,31 |
— |
|
Арахис чищенный |
длина 21, |
1,02 |
0,57 |
14,6 |
|
||||
|
Сырые продукты |
толщина 12 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Картофель |
• . . |
— |
1,06-1,13 |
0,64-0.75 |
_ |
_ |
0,36 |
0,36 |
|
4 |
Груша-дичка . . |
016-32 |
0,72 |
. 0,452 |
17,0 |
1,0 |
0,335 |
0,384 |
|
5 |
Жолуди................ |
длина до 40, |
|
|
|
|
|
|
|
б |
Мушмула . |
• . . |
толщина 18 |
0,96 |
0,75 |
16,2 |
_ |
0,335 |
0,466 |
— |
|
0,39 |
16,2 |
0,297 |
0,364 |
||||
7 |
Рябина ................ |
05-10 |
— |
0,422 |
15,2 |
— |
0.554 |
0,625 |
|
8 |
Цикорий .... |
50X15x5 |
0,98 |
0,42 |
16,2 |
— |
0,364 |
0,554 |
|
9 Яблоки-дички . |
16-24 |
0,51 |
0,258 |
14,6 |
— |
0,316 |
0,489 |
||
|
Жареные (или су |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
шеные) продукты |
|
|
|
|
|
|
|
|
Груша-дичка . . |
016-24 |
0,78 |
0,443 |
17,0 |
— |
0,268 |
0,344 |
||
11 |
Жолуди ..... |
— |
1,42 |
0,68 |
17,0 |
— |
0,344 |
0,465 |
|
12 |
Мушмула .... |
— |
— |
0,41 |
16,2 |
— |
0,268 |
0,395 |
|
13 |
Рябина ................ |
04-8 |
— |
0,55 |
17,6 |
— |
0,575 |
0,625 |
|
14 |
Цикорий .... |
36ХЮХ4 |
0,83 |
0,385 |
17,0 |
— |
0,415 |
0,6 |
|
15 |
Яблоки-дички. • |
016-24 |
0,45 |
0,205 |
14,6 |
— |
0,364 |
0,489 |
Продолжение
Коэффициент внешнего
№ |
|
Размер частиц или |
Удельный |
Насыпной |
Скорость |
Коэффициент |
трения |
Продукт |
|
||||||
пгт. |
зерен в мм |
вес |
вес в т*/лг |
витания |
внутреннего |
|
|
|
|
|
в *г/см |
|
в м/сек |
трения |
о дерево |
|
|
|
|
|
|
о сталь |
Сухие изделия, влажность
11—13»
16 |
Вермишель . . . |
01,2-1,5, |
1,33 |
0,28 |
|
9,0 |
— |
|
0,42 |
0,48 |
|
|
длина 20—100 |
|
|
||||||
17 |
Лапша ............... |
2X3, длина 30 |
1,28 |
0,35 |
|
12,0 |
— |
|
0,32 |
0,45 |
18 |
Рожки ............... |
05,5, длина 20—50 |
1,33 |
0,49 |
|
15,0 |
— |
|
0,38 |
0,44 |
19 |
Рожки . . . . ■ |
03,2, длина 20—50 |
1,38 |
0,62 |
|
— |
— |
|
0,48 |
0,44 |
20 |
Макароны . . . |
07, длина 150 |
1,39 |
0,26 |
|
— |
— |
|
0,33 |
0,34 |
|
Сырые изделия, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
влажность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26—30% |
|
1,25 |
0,74 |
|
— |
— |
|
0,4 |
0,34 |
21 |
Тесто ................... |
01,2-1,5, |
|
|
||||||
22 |
Вермишель . . . |
1,31 |
0,58 |
|
9,3 |
— |
|
0,6 |
0,62 |
|
|
|
длина 20—100 |
|
|
||||||
23 |
Лапша ................ |
2x3, длина ~ 30 |
1,28 |
0,46 |
|
12,3 |
— |
|
0,58 |
0,62 |
24 |
Рожки ................ |
05,5, длина20—50 |
1,32 |
0,53 |
|
15,0 |
— |
|
0,58 |
0 62 |
25 |
Рожки ..... |
03,2, длина 20—50 |
1,32 |
0,627 |
|
— |
— |
|
0,53 |
0,58 |
26 |
Дрожжи сухие . |
длина до 45, |
1,26 |
0,52 |
|
12,6 |
— |
' |
— |
— |
|
|
толщина 1—2 |
|
|||||||
|
|
П. Гру пп-а зернистых материалов |
|
|
|
|
||||
1 |
Горох ............... |
6X5,5 |
1,26-1,37 1 |
0,75 -0,8 |
1 |
15,0-17,5 I |
0,577 |
1 |
0,268 |
0,287 |
2 |
Гречиха . . . . |
6X4XJ- |
1,18-1,28 1 |
0,51-0,70 |
1 |
7,8-8,7 1 |
0,70 |
1 |
0,73 |
0,78 |
м
пп. Продукт
3Кукуруза ....
4Овес...................
5Подсолнух . . .
6Просо ...............
7Пшеница ....
8Рожь...................
9Рис (необрушен-
ный)................
10 Соя-зерно . . .
11Фасоль ...............
12Чечевица ....
13Чумиза . . . . •
14Ячмень ...............
15Семя конопляное
16 „ льняное
17 „ хлопковое
18Крупа манная .
19„ овсяная .
20„ перловая
Продолжение
|
|
|
|
|
Коэффициент внешнего |
||
Размер частиц или |
Удельный |
Насыпной |
Скорость |
Коэффициент |
трения |
||
|
|
||||||
витания |
внутреннего |
|
|
||||
зерен в мм |
вес |
вес в т/м3 |
в м/сек |
трения |
|
|
|
|
в г/см3 |
|
о сталь |
о дерево |
|||
|
|
|
|
||||
9X8X6 |
1,24-1,35 |
0,60—0,82 9,8—13,5 |
0,53 |
0,38 |
0,34 |
||
12X3X2,5 |
1,13—1,25 |
0,39-0,5 |
7,0-9,11 |
0,625 |
0,425 |
0,727 |
|
11X6X4 |
0,73-0,94 |
0,26-0,44 7,3-8,4 |
0,65-1,0 |
0,39 |
0,45 |
||
|
|||||||
3X2,5 |
1,06 |
0,66-0,85 |
8,5 |
0,41—0,54 0,31-0,43 0,33-0,45 |
|||
7X4X3 |
1,27-1,49 |
0,65-0,81 |
9,8-11,5 |
0,47—0,73 0,36-0,65 0,36-0,60 |
|||
7,5X2,3X2,2 |
1,26—1,44 |
0,66—0,79 8,4—10,5 |
0,47-0,70 0,36-0,58 0,37—0,78 |
||||
8X3,5X3 |
1.1 |
0,44 -0,80 |
9,5—10,1 |
0,84 |
0,7 |
0,73 |
|
03-8,5 |
1,09 |
0,72 |
12,8-20,16 |
0,73 |
— |
—. |
|
— |
|||||||
— |
1,32 |
— |
— |
—•• |
— |
||
|
0,44 |
||||||
05 |
1,36-1,45 |
0,70-0,85 |
8,3-9,7 |
0,47—0,70 |
— |
||
2X1.7X1,0 |
— |
— |
7,0 |
— |
— |
— |
|
0,32-0,70 |
|||||||
11X4X3 |
1,23-1,3 |
0,43-0,75 |
8,4-10,5 |
0,51 |
0,37-0,58 |
—0,87—0,93 0,48—0,56 7,9-11,1 0,6 —0,78 0,25—0,45 0,31-0,48
4X2,5X1.2 |
1.12 |
0,63-0,73 |
4,5-5,2 |
0,45 |
0,34 |
0,43 |
|
— |
|||||||
— |
1,66 |
0,4 —0,6 |
9,5 |
— |
— |
||
до 0,4 |
1,44 |
0,63-0,68 |
5.3 |
0,58-0,70 |
0,54 |
0,78 |
|
2X7 |
1,34 |
0,69 |
12,2 |
— |
— |
— |
|
|
|||||||
2-2,5 |
1,41 |
0,68-0,73 |
12,4 |
— |
0,46 |
0,45 |