Расчёт установок нагнетательного действия

1. Общие требования.

Тип установки (всасывающая или нагнетательная) обычно намечают заранее в зависимости от конкретных условий перемещения материала. При этом учитывается количество точек приёма и подачи, дальность и высот транспортирования.

Трасса трубопровода должна быть проложена по кратчайшему расстоянию вдоль стен, колонн с соблюдением габаритов для прохода людей и движения транспорта. Следует избегать излишних перегибов, а повороты выполнять под более тупым углом.

Вертикальные участки трассы рекомендуют располагать ближе к питателю, а затем прокладывать горизонтальный трубопровод с небольшим уклоном в сторону выдачи материала.

Для удобства расчёта трассу трубопровода желательно представлять в виде пространственной схемы с указанием расстояний и отметок.

2. Определяется приведенная длина транспортирования - L_пр

, м,

где - сумма длин горизонтальных участков транспортирования, м ;

- сумма длин вертикальных участков транспортирования, м;

- сумма длин, эквивалентных коленам. Зависит от радиуса колена R и его диаметра D (R/D), берётся из таблиц;

- сумма длин, эквивалентных переключателям, м;

м.

3. Определяется скорость воздуха для транспортирования - .

При этом пользуются графиком, приведенным ниже, который справедлив для всех пневмотранспортных установок.

Рис. 121. График определения скорости воздуха

4. Определяется коэффициент концентрации аэросмеси - , который представляет собой отношение производительности установки к расходу воздуха за тот же период времени, т.е.

,

где Q _м – производительность установки по материалу (твёрдому), т/ч;

Q _в - расход воздуха по массе, кг/с; ; 3,6 – переводной коэффициент; V _в - обменный расход воздуха, м³/с.

В аспирационных (вентиляционных) системах коэффициент концентрации аэросмеси обычно не превышает единицы () и при повышенном вакууме достигает . В системах пневмотранспорта различного давления коэффициент концентрации принимается в зависимости от условий в пределах 8…25.

При пневмотранспорте аэрированными потоками коэффициент концентрации может достигать 60…150.

На выбор величины влияют:

- степень сыпучести и слёживаемости груза;

- склонность к комкованию;

- наличие влаги и примесей (глины);

- характеристика трассы трубопровода (количество поворотов,

подъёмов и других факторов);

- склонность груза к аэрированию.

Следует учитывать, что с уменьшением коэффициента концентрации энергоёмкость пневмотранспорта повышается.

При расчётах ПТУ величина определяется по аналогии с существующими установками и координируется с параметрами воздуходувных машин. Ориентировочно коэффициент концентрации аэросмеси может быть принят из следующего графика (рис. 122):

Для некоторых материалов

можно принять в пределах:

- кальционированная сода = 15...30;

- аппатитовый концентрат = 20…30;

- фосфоритная мука = 30…50;

- нефелиновый концентрат = 25…30;

- колчеданный огарок = 11…11,4

Рис. 122. График для определения

коэффициента концентрации смеси :

1 – для камерных питателей; 2 – для

винтовых насосов

5. Определяется требуемый расход воздуха - Q_в

, м³/мин ,

где – производительность ПТУ, т/ч; - коэффициент концентрации аэросмеси; - плотность воздуха, = 1,2 кг/м³

6. Определяется диаметр трубопровода - D_тр

, м

По ГОСТу выбирают трубу с внутренним диаметром, равным (или ближайшим большим) рассчитанному.

7. Уточняются значения Q_в и с учётом принятого D_тр

, м³/мин; .

8. Определяются общие потери давления в трубопроводе – Р_общ.

Потери давления в трубопроводе (а, следовательно, и давление в начале трубопровода) складывается из следующих составляющих:

Р_общ = Р_гор + Р_верт + Р_разг + Р_загр + Р_отд + Р_ф , МПа,

где Р_гор – потери давления в трубопроводе с учётом потерь давления в отводах и переключателях, МПа;

, МПа,

где - опытный коэффициент сопротивления, С - опытный коэффициент для цемента; С = 90…100; - коэффициент трения чистого воздуха о стенки трубки; , где Re – число Рейнольдса, определяемое по формуле: ; - коэффициент кинематической вязкости воздуха, равный 14,9 10^-6 м²/с; - скорость воздуха на выходе из трубопровода, м/с; D_тр – диаметр трубопровода, м; L_пр – приведенная длина транспортирования, м;

Р_верт – потери напора на подъём аэросмеси, МПа;

, МПа,

где Н – высота подъёма, м;

Р _разг – потери давления на разгон материала ;

, МПа,

где К_загр – коэффициент, зависящий от типа загрузочного устройства:

К _загр = 1 – для винтовых питателей; К _загр = 2…3 – для камерных пита-

телей; - скорость воздуха на входе в трубопровод;

, м/с,

где Р_а – атмосферное давление, Р_а = 0,1 МПа;

- плотность воздуха на входе в трубопровод при начальном давлении, равном атмосферному;

, кг/м³ ;

Р_загр – потери давления в загрузочном устройстве, МПа;

Р_загр = 0,01…0,03 МПа;

Р₀ – потери давления в отделителях, МПа; Р₀ = 0,01…0,03 МПа;

Р_Ф – потери давления в фильтрах, МПа; Р_ф = 0,01…0,03 МПа.

9. Определяется типоразмер воздуходувной машины.

Определяется по требуемому расходу воздуха Q _в с учётом 10%

возможных потерь на утечки в сети и по требуемому рабочему давлению воздуходувной машины – Р_м .

а) Определяется Р_м – требуемое давление воздуходувной машины:

Р_м = ( Р_общ +0,1)К_у + Р_возд , МПа,

где К_у – коэффициент, учитывающий потери давления в загрузочном устройстве при вводе воздуха в смесительную камеру через форсунки, К_у = 1,25; Р_возд – потери давления в подводящем воздухопроводе, Р_возд = 0,05 МПа.

б) Определяется требуемая производительность воздуходувной машины: V_м = 1,1Q_в , м³.

По найденным значениям Р_м и V_м выбираем воздуходувную машину.

10. Определяется требуемая мощность воздуходувной машины:

, кВт,

где V_м – производительность воздуходувной машины, м³/мин;

- КПД воздуходувной машины, равный 0,65…0,85; А_м - теоретическая работа воздуходувной машины, отнесённая к 1м³ засасываемого воздуха при изотермическом сжатии:

, нм/м³ ,

где Р_к и Р_м – соответственно конечное и начальное давления в трубопроводе, МПа; Р_к = 0,105 МПА; Р_м = (Р_общ + 0,1)К_у + 0,05 , МПа.