Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Расчет всасывающих пневмотранспортных установок высокого вакуума

Перед расчетом необходимо установить производительность установки (материалопровода) Gм, выяснить физико-механические характеристики (размер частиц, плотность, скорость витания) транспортируемого груза, иметь принципиальную схему пневмотранс-портной установки с указанием длин прямолинейных участков и геометрических характеристик отводов, т. е. радиусов закруглений и углов поворота. Принципиальная схема однотрубной высоковакуумной установки приведена на рис. 7.15.
Одной из особенностей расчета таких установок является учет изменения состояния (плотности) воздуха в процессе его перемещения от загрузочного устройства к воздуходувной машине. Это обусловлено значительным изменением давления по длине материалопровода. В результате изменения плотности воздуха в процессе движения обратно пропорционально изменяется его объем, что обусловливает изменение скорости перемещения в такой же пропорции.

Во избежание возникновения больших величин скоростей воздуха и материала в процессе транспортирования материалопроводы высоковакуумных установок делают ступенчатыми.
Минимальный диаметр материалопровода в месте загрузки, максимальный - у разгрузителя. Число участков материалопровода с постоянным сечением устанавливается расчетным путем.
Руководствуясь опытом эксплуатации высоковакуумных установок для выгрузки зерна из судов, принимают:

минимальную скорость воздуха в начале каждого участка материалопровода vн = 21-22 м/с;

максимальную скорость воздуха в конце каждого участка материалопровода vк = 26- 28 м/с;

концентрацию смеси n(ню) = 20...22 кг/кг.

В начале первого участка материалопровода давление воздуха равно атмосферному, т. е. р = 105 Па, и скорость воздуха, согласно принятым условиям, v1н = 22 м/с, а v = 26 м/с. Начальная плотность воздуха р = 1,2 кг/м3; конечная плотность воздуха





Давление воздуха, исходя из рассчитанной плотности в конце первого участка,



Потери давления в первом участке, равные разности давлений в начале и в конце участка



Составим уравнение потерь давления для первого участка, в который включим пневмоприемник и прилегающий к нему участок вертикального материалопровода длиной l1. В этом участке общие потери давления будут складываться из потерь давления в приемнике, на разгон смеси, на подьем и на трение смеси:



где i — коэффициент потерь давления на разгон зерна, отнесенный к единице производительности (1 т/ч), значения которого можно определить по графику (рис. 7.16)



Rч — удельные потери давления на 1 м трубопровода при перемещении чистого воздуха, Па/м; значения следует принимать по графику (рис. 7.17) в зависимости от скорости воздуха и диаметра материалопровода; кз.в — коэффициент увеличения сопротивления при перемещении зерна в вертикальных материалопроводах, значения которого берут из табл. 7.6.
В этом уравнении неизвестным является длина первого участка l1 В качестве приемника в установках высокого вакуума используют специальные приемники типа "сопло", длина (/соп) которого равна 1 м и коэффициент местного сопротивления ξпр = 1,8.





Величина расходной концентрации n(ню) вводится в расчет с уточнением



В расчетах, исходя из заданной производительности GM, предполагаемой расходной концентрации и скорости воздуха v в материа-лопроводе рассчитывают диаметр материалопровода на первом участке



Полученное значение d1 округляют до ближайшего стандартного и по принятому значению уточняют величину расходной массовой концентрации при неизменном значении v. В дальнейшем уточненное значение n будет использоваться во всех последующих расчетах.
Таким образом, уравнение для первого участка можно привести к виду



где G' — производительность материалопровода, т/ч.
На основании вышеизложенного все слагаемые правой части уравнения, кроме четвертого и последнего, можно рассчитать численно и вычислить величину l1:



где l1 — длина участка материалопровода диаметром d1.
После расчета величины l1 необходимо проверить правильность составленного уравнения для первого участка.

Условием правильности является соотношение l1 < lверт. В случае невыполнения этого условия необходимо в уравнение включить полную длину вертикального участка, указанную на схеме, отвод и как неизвестное длину l1 на горизонтальном участке материалопровода.

В данном случае считаем, что l1 < lверт и начало второго участка находится на вертикальном трубопроводе. Второй участок будет в себя включать оставшуюся часть вертикального материалопровода длиной l2в = lверт - 11, отвод с вертикали на горизонталь и некоторый участок горизонтального материалопровода l2г.

Уравнение потерь давления на втором участке будет в себя включать потери давления на трение и на подъем на участке 12в, потери давления в отводе, на разгон после отвода и на трение на горизонтальном участке 12г

Второй участок материалопровода будет выполнен из трубопровода большего диаметра по сравнению с первым. Задача увеличения диаметра - это снижение скорости воздушного потока, возросшей к концу первого участка до 26 м/с, вновь - до 22 м/с.
Исходя из этого



По расчетному значению d'2 принимают ближайшее стандартное значение d2, для которого уточняют значение начальной скорости воздуха v2н в начале второго участка.
В данном случае



Плотность воздуха в конце второго участка



В случае, если d'2 = d2, т. е. расчетное значение d'2 соответствует стандартному v = 22 м/с, v = 26 м/с:



Для этого случая давление воздуха в конце второго участке



Потери давления на втором участке



Составляем уравнение потерь давления для второго участка с учетом составляющих для этого участка



В этом уравнении неизвестной является величина l, которая может быть вычислена из зависимости



где l — длина участка материалопровода диаметром d2; Rч i ,- — удельные потери давления на 1 м длины трубопровода при перемещении чистого воздуха в i-м участке материалопровода, значения которых можно брать из графика (см. рис. 7.17); kз.в -коэффициент увеличения потерь давления при перемещении смеси воздух—зерно в вертикальных материалопроводах, значения которого приведены в табл. 7.6; ко.з — коэффициент увеличения потерь давления при перемещении смеси в отводе с вертикали на горизонталь, значения которого приведены в табл. 7.7; кз.г - коэффициент увеличения потерь давления при перемещении смеси воздух—зерно в горизонтальных материалопроводах:





здесь Rотв — радиус закругления отвода, м; d2- диаметр материалопровода на 2-м участке, м; ioтв— коэффициент потерь давления на разгон зерна после отвода.





В нашем случае для отвода в 90o и значительной длине прямого участка за отводом при Rотв/d = 5...9 iотв = 0,5 i.



Третий участок материалопровода, имеющий больший диаметр по сравнению со вторым, включает в себя, согласно схеме, только горизонтальный участок (см. рис. 7.15). В этом участке суммарные потери давления будут включать в себя только потери на трение аэросмеси.

Диаметр материалопровода d'3 на этом участке, как и в предыдущем случае, определяем, исходя из задачи снижения скорости воздушного потока до 22 м/с:



Полученное значение d3' округляют до ближайшего стандартного d3, для которого уточняют значение начальной скорости воздуха



Если расчетное значение d'3 соответствует стандартному d3, то v =22 м/с
Параметры воздуха в начале третьего участка



Полагая, что третий участок включает в себя оставшуюся часть горизонтального материалопровода установки, определим его длину



Приняв предварительно среднее значение скорости воздуха на третьем участке таким же, как и в предыдущих, т. е. порядка vср3 = 24 м/с, определим потери давления в нем:



Параметры воздуха в конце третьего участка будут:



Потери давления в шарнирном колене на входе в разгрузитель не учитываем.
Потери давления в разгрузителе



Обычно в пневмоустановках для выгрузки зерна из судов используют объемные разгрузители со встроенными циклонами, используемыми как первая ступень очистки транспортного потока воздуха в пневмосистеме. В качестве второй ступени очистки воздуха используют обычно батарейные циклоны марки 4БЦШ, подбор которого осуществляют по расходу воздуха с учетом подсосов в разгрузителе, принимаемых в пределах 2 %. Диаметр цилиндрической части объемного разгрузителя



Потери давления в батарейном циклоне для вторичной очистки воздуха





здесь Fвх —площадь сечения входного патрубка батарейного циклона, м2.
Плотность воздуха рвх на входе в батарейный циклон можно принять равной плотности воздуха в конце третьего участка материалопровода.

Потери давления в соединительных воздуховодах до и после батарейного циклона определяют так же, как и при расчете аспира-ционных сетей. При этом скорость воздуха в воздухопроводах принимают равной 12-14 м/с.

Обычно потери давления в соединительных воздуховодах Д pв.в составляют 200-400 Па.
Общие потери давления в пневмосистеме



Подбор воздуходувной машины осуществляют по расчетным величинам потерь давления Δррасч и расхода воздуха Qрасч:



Потребная мощность для привода воздуходувной машины



где ηв.м — КПД воздуходувной машины, значение которого берется из характеристики подбираемой воздуходувной машины; ηпр — КПД привода; ηпр= 0,95...0,98.
Для обеспечения выгрузки транспортируемого груза из разгрузителя и поддержания при этом герметичности узла разгрузки под разгрузителем устанавливают шлюзовой затвор. Подбирают шлюзовой затвор по производительности:



где к3 — коэффициент заполнения ячеек ротора; для зерна к3 = 0,7...0,8; рм — плотность зерна; рм= 0,75 т/м3 = 750 кг/м3; n — частота вращения ротора затвора; n = 20...40 об/мин; V — объем ячеек ротора, м3 (л).
При проектировании, задавшись частотой вращения ротора, определяют потребный объем ячеек ротора, исходя из производительности,



По потребному объему выбирают ближайший по объему стандартный шлюзовой затвор и уточняют для него частоту вращения ротора. После этого определяют необходимую мощность электродвигателя и тип его выбирают по каталогу. Затем определяют общее передаточное число и подбирают редуктор для привода шлюзового затвора.

Исходные данные для разработки машин на уровне технических заданий составляют с учетом особенностей работы той или другой машины в составе комплекса...

На плоском поддоне, как правило, размещают достаточно крупные грузы - мешки, ящики или групповые упаковки различных мелкоштучных грузов в пленке...

Далее приведена методика определения расчетных часовых грузопотоков. Так, для грузов, отправляемых со складов в технологические цеха или поступающих...