2. Расчетная часть 6
2.1. Методика расчета 6
2.1.1. Последовательность расчета 6
2.1.2. Определение потерь давления в воздуховоде 7
2.1.3. Определение потерь давления в коллекторе 8
2.1.4. Расчет пылеулавливающего аппарата 9
2.1.5. Расчет материального баланса процесса пылеулавливания 11
2.1.6. Выбор вентилятора и электродвигателя 12
2.2. Пример расчета 13
2.2.1. Аэродинамический расчет сети аспирации (от местного отсоса до коллектора включительно) 13
2.2.2. Увязка сопротивлений участков 19
2.2.3. Расчет потерь давления в коллекторе 22
2.2.4. Расчет пылеулавливающего аппарата 23
2.2.5. Расчет участков 7 и 8 до установки вентилятора 25
2.2.6. Выбор вентилятора и электродвигателя 28
2.2.7. Уточнение сопротивлений участков 7 и 8 29
2.2.8. Материальный баланс процесса пылеулавливания 31
Библиографический список 32
Приложение 1 33
Приложение 2 34
Приложение 3 35
Приложение 4 36
Приложение 5 37
Приложение 6 38
Приложение 7 39
Приложение 8 40
Приложение 9 41
Приложение 10 42
Приложение 11 43
Приложение 12 44
Приложение 13 46
Приложение 14 48
1. Общие положения
В процессах обработки древесины на деревообрабатывающих станках образуется большое количество как крупных частиц – отходов производства (стружка, щепа, кора), так и более мелких (опилки, пыль). Особенностью данного технологического процесса является значительная скорость, сообщаемая образующимся частицам при воздействии режущего инструмента на обрабатываемый материал, а также большая интенсивность пылеобразования. Поэтому практически все деревообрабатывающие станки оборудованы вытяжными устройствами, которые принято называть местными отсосами.
Система, объединяющая местные отсосы, воздуховоды, коллектор (сборник, к которому подсоединяются воздуховоды - ответвления), пылеулавливающий аппарат и вентилятор, называется аспирационной системой .
Совокупность воздуховодов - ответвлений, подсоединенных к коллектору, называется узлом .
На деревообрабатывающих участках, оборудованных станками, применяются коллекторы различных конструкций (рис.1). Характеристики некоторых видов коллекторов приведены в табл. 1.
Для перемещения образующихся отходов (например, из бункеров хранения отходов к топливным бункерам котельной) используется система пневматического транспорта, ее отличие от аспирационной системы заключается в том, что функции местного отсоса выполняет загрузочная воронка.
Важнейшей характеристикой, используемой при расчетах систем аспирации и пневмотранспорта, является массовая концентрация запыленного воздуха (М, кг/кг) . Массовая концентрация – это отношение количества перемещаемого материала к количеству транспортирующего его воздуха:
|
|
|
|
Рис. 1. Виды коллекторов:
а) вертикальный коллектор с нижним отводом (барабанный)
б) вертикальный коллектор с верхним отводом ("люстра") в) горизонтальный коллектор
Таблица 1
|
Характеристика коллекторов |
||||||
|
Минимальное количество отводимого воздуха, м³/ч |
Входные патрубки |
Выходной патрубок |
||||
|
коли-чество |
вх |
диаметр (размер сечения), мм |
коэффициент местного сопротивления ζвых |
|||
|
коллекторы горизонтальные |
||||||
|
Дэ = 339 (300х300) | ||||||
|
Дэ = 339 (300х300) | ||||||
|
Дэ = 391 (400х300) | ||||||
|
коллекторы вертикальные |
||||||
|
а) с верхним вводом (с нижним отводом) |
||||||
|
б) с нижним вводом (с верхним отводом) |
||||||
кг/кг,
(1)
где G Σ n – суммарный массовый расход перемещаемого материала, кг/ч;
L Σ – суммарное количество воздуха, требуемое для перемещения материала (объемный расход), м 3 /ч;
ρ в – плотность воздуха, кг/м 3 . При температуре 20°С и атмосферном давлении В = 101,3 кПа, ρ в = 1,21 кг/м 3 .
При проектировании аспирационных систем важное место занимает аэродинамический расчет, заключающийся в выборе диаметров воздуховодов, подборе коллектора, определении скоростей на участках, расчете и последующей увязке потерь давления на участках, определении суммарного сопротивления системы.
Для расчета аспирационной установки необходимо знать месторасположение аспирируемого оборудования, вентиляторов, пылеуловителей и расположение трассы воздуховодов.
Из чертежей общего вида установки составляем без масштаба аксонометрическую схему сети и заносим на эту схему все данные для расчета. Разбиваем сеть на участки и определяем главную магистраль и боковые параллельные участки сети.
Главная магистраль состоит из 7 участков: АБ-БВ-ВГ-ГД-ДЕ-ЕЖ-ЖЗ; и имеет 4 боковых: аБ, бВ, вг, дг и гГ.
Результаты расчета сводятся в таблицу А.1 (Приложение1).
Участок АБ
Участок состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 3800 мм, отвода на 30о, прямого горизонтального участка длиной 2590 мм.
Скорость воздуха на участке АБ принимаем 12 м/с.
Расход-240 м3/ч.
Принимаем стандартный диаметр D=80 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,005 м2. Уточняем скорость по формуле:
где S- площадь поперечного сечения воздуховода, м2.
Потери давления по длине воздуховода определяем по формуле:
где R - потери давления на одном метре длины воздуховода, Па/м.
Расчетная длина участка, м.
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим потери давления на одном метре длины воздуховода и динамическое давление: R=31,4 Па/м, Нд=107,8 Па
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле:
Где v вх- скорость на входе в конфузор, для мукомольной пыли примем 0,8 м/с .
Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле :
где b- наибольший размер конфузора на аспирируемой машине,
d-диаметр воздуховода,
б- угол сужения конфузора.
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 иб=30о-тк=0,11.
Радиус отвода находим по формуле :
где n- отношение радиуса отвода к диаметру, принимаем 2;
D-диаметр воздуховода.
Ro=2·80=160 мм
Длину отвода вычисляем по формуле :
Длина отвода на 30о:
Расчетная длина участка АБ:
LАБ=lk+l3о+Уlпр
LАБ=690+3800+2590+84=7164 мм
Потери давления на участке АБ находим по формуле 12:
RlАБ=31,4·7,164=225 Па
Участок аБ
Участок аБ состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 4700 мм, прямого горизонтального участка длиной 2190 мм и бокового участка тройника.
Скорость воздуха на участке аБ принимаем 12 м/с.
Расход -360 м3/ч.
Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=100 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,007854 м2. Уточняем скорость по формуле (10):
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 23,2 Па/м, Нд=99,3 Па.
Примем одну из сторон конфузораb=420 мм.
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Ro=2·100=200 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из таблицы 10 .
Длина отвода на 30о
Расчетная длина участка аБ:
LаБ=lk+2·l9o+ Уlпр
LаБ=600+4700+2190+105=7595 мм.
Потери давления на участке аБ находим по формуле 12:
RlаБ=23,2·7,595=176 Па
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=125 мм, S=0,01227 м2.
Отношение площадей и расходов определяем по формуле:
гдеSп- площадь проходного воздуховода, м2;
Sб- площадь бокового воздуховода, м2;
S-площадь воздуховода объединенных потоков, м2;
Lб- расход бокового воздуховода, м3/ч;
L-расход воздуховода объединенных потоков, м3/ч.
Отношение площадей и расходов определяем по формулам (18):
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,0 и бокового участка жбок=0,2.
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке АБ составляют:
Нпт.п=225+(0,069+0,11+0,0)107,7=244 Па
Потери давления на участке аБ составляют:
Нпт.б=176+(0,069+0,11+0,2)99,3=214 Па
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=244+50=294 Па,
где Нм.п.=50,0 Па - потери давления в бункере из табл. 1.
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=214+50,0=264 Па,
где Нб.п.=50,0 Па - потери давления в бурате из табл. 1.
Разница давлений между участками АБ и аБ:
Ндиаф=294-264=30 Па
Так как разница составляет 10 %, значит нет необходимости выравнивать потери в тройнике.
Участок БВ
Участок состоит из прямого горизонтального участка длиной 2190 мм, проходного участка тройника.
Расход-600м3/ч.
Диаметр воздуховода на участке БВ -125 мм.
По диаметру D и скорости v по номограмме , находим R=20 Па/м, Нд=113 Па.
Расчетная длина участка БВ:
RlБВ=20,0·2,190=44 Па
Участок бВ
Участок бВ состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 5600 мм и бокового участка тройника.
Скорость воздуха на участке бВ принимаем 12 м/с.
Расход -1240 м3/ч.
Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=180 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,02545 м2. Уточняем скорость по формуле (10):
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 12,2 Па/м, Нд=112,2 Па.
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:
Примем одну из сторон конфузора b=300 мм.
Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле 15:
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Радиус отвода находим по формуле 15
Ro=2·180=360 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из таблицы 10 .
Длину отвода вычисляем по формуле 16.
Длина отвода на 30о
Расчетная длина участка бВ:
LаБ=lk+l30o+ Уlпр
LбВ=220+188+5600=6008 мм.
Потери давления на участке бВ находим по формуле 12:
RlБВ=12,2·6,008=73 Па.
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=225 мм, S=0,03976 м2.
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=-0,2 и бокового участка жбок=0,2.
Потери давления на участке рассчитывают по формуле:
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке БВ составляют:
Нпт.п=43,8-0,2113=21,2 Па
Потери давления на участке бВ составляют:
Нпт.б=73+(0,2+0,11+0,069)112,0=115 Па
Сумарные потери на проходном участке БВ:
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=21,2+294=360 Па,
Суммарные потери на боковом участке:
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=115+80,0=195 Па,
где Нб.п.=80,0 Па - потери давления в колонке аспирационной из табл.1.
Разница давлений между участками БВ и бВ:
Так как разница составляет 46%, что превышает допустимые10%, то необходимо выравнивание потерь давлений в тройнике.
Выполним выравнивание с помощью дополнительного сопротивления в виде боковой диафрагмы.
Коэффициент сопротивления диафрагмы находим по формуле:
По номограмме определяем значение 46 . Откуда заглубление диафрагмы а=0,46·0,180=0,0828 м.
Участок ВГ
Участок ВГ состоит из прямого горизонтального участка длиной 800 мм, прямого вертикального участка длиной 9800 мм отвода на 90о и бокового участка тройника.
Скорость воздуха на участке ВГ принимаем 12 м/с.
Расход-1840 м3/ч.
Принимаем стандартный диаметр D=225 мм. Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,03976 м2. Уточняем скорость по формуле (10):
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R= 8,0 Па/м, Нд=101,2 Па.
Радиус отвода находим по формуле 15
Ro=2·225=450 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 90о находим из таблицы 10 .
Длину отвода вычисляем по формуле 16.
Длина отвода на 90о
Расчетная длина участка ВГ:
LВГ=2·l9o +Уlпр
LВГ=800+9800+707=11307 мм.
RlВГ=8,0·11,307=90 Па
Участок вг
Участок вг состоит из конфузора, отвода на 30о,вертикального участка длиной 880 мм, горизонтального участка 3360 мм и проходного участка тройника.
Расход-480 м3/ч.
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Ro=2·110=220 мм
Коэффициент сопротивления отвода на 30о находим из табл. 10 .
Длину отвода вычисляем по формуле 16.
Длина отвода на 30о
Расчетная длина участка вг:
Lвг=lk+l30+ Уlпр
lвг=880+115+300+3360=4655 мм.
Потери давления на участке вг находим по формуле 12:
Rlгв=23·4,655=107 Па
Участок дг
Участок дг состоит из конфузора, прямого вертикального участка длиной 880 мм и бокового участка тройника.
Расход -480 м3/ч.
Выбираем скорость 12 м/с. Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=110 мм . Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,0095 м2. Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R=23,0 Па/м, Нд=120,6 Па.
Определяем размеры входного отверстия конфузора, исходя из площади входного отверстия по формуле 13:
Примем одну из сторон конфузора b=270 мм.
Длину конфузора (отсасывающего патрубка) находим по формуле 14:
Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D>1 и б=30о-тк=0,11.
Расчетная длина участка вг:
Lвг=lk+l30+ Уlпр
lвг=880+300=1180 мм.
Потери давления на участке вг находим по формуле 12:
Тогда, потери давления по длине воздуховода:
Rlгв=23·1,180=27,1 Па
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=160 мм, S=0,02011 м2.
Отношение площадей и расходов определяем по формуле 18:
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,0 и бокового участка жбок=0,5.
Потери давления на участке рассчитывают по формуле:
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке вг составляют:
Нпт.п=107+(0,069+0,11+0,0)120,6=128 Па
Потери давления на участке дг составляют:
Нпт.б=27+(0,11+0,5)120,6=100 Па
Суммарные потери на проходном и боковом участках:
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п.=128+250=378 Па,
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б.=100+250=350 Па,
где Нм.п.=250,0 Па - потери давления в триере из табл. 1.
Разница давлений между участками вг и дг:
Ндиаф=378-350=16 Па
Так как разница составляет 7 %, что не превышает допустимые10%, то необходимости выравнивания потерь давлений в тройнике нет.
Участок гГ
Участок состоит из прямых горизонтальных участков длиной 2100 мм, и проходного участка тройника.
Расход участка гГ равен сумме расходов на участках вг и дг.
Расход -960 м3/ч.
Диаметр воздуховода на участке гГ-160 мм.
Площадь поперечного сечения воздуховода, выбранного диаметра, 0,02011 м2.
Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скоростиv, по номограмме , находим R=14,1 Па/м, Нд=107,7 Па
Расчетная длина участка гГ:
LгГ=2100 мм.
Потери давления по длине находим по формуле 12:
RlгГ=14,1·2,1=29,6Па
Коэффициенты сопротивления тройника находим, задавшись диаметром объединенного воздуховода D=250 мм, S=0,04909 м2.
Отношение площадей и расходов определяем по формуле 18:
Коэффициент сопротивления тройника определяем из таблицы 13 : проходного участка жпр=0,2 и бокового участка жбок=0,6.
Потери давления на участке рассчитывают по формуле:
Hпт=Rl+УтHд
Потери давления на участке ВГ составляют:
Нпт.б=90+(0,15+0,2)101,2=125,4 Па
Потери давления на участке гГ составляют:
Нпт.п=29,6+0,6·107,7=94,2 Па
Суммарные потери на проходном и боковом участках:
УНпт.п=Нпт.п+Нм.п..=125,4+360,4=486 Па,
УНпт.б=Нпт.б+Нм.б =94.2+378=472 Па,
Разница давлений между участками ВГ и гГ:
Ндиаф=486-472=14 Па
Разница - менее 10%.
Участок ГД
Участок состоит из прямого горизонтального участка длиной 1860 мм.
Расход участка ГД - 2800 м3/ч
Диаметр воздуховода на участке ГД-250 мм, S=0.04909м2.
Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R=11,0 Па/м, Нд=153,8 Па.
Площадь входного отверстия в циклон равна площади входного патрубка S2=0,05 м2
Расчетная длина участка ГД:
lГД=1860 мм.
Потери давления на участке ГД находим по формуле 12:
Тогда, потери давления по длине воздуховода:
RlГД=11,0·1,86=20,5Па
Потери давления на участке ГД составляют:
УНпт.п=20+486=506 Па
Участок ДЕ
Циклон 4БЦШ-300.
Расход воздуха с учетом подсоса воздуха:
Потери давления в циклоне равны сопротивлению циклона и составляют Нц=951,6 Па.
Суммарные потери на участке ДЕ:
Участок ЕЖ
Участок состоит из конфузора, трех отводов на 90о, прямых горизонтальных участков 550 мм и 1200 мм, прямого вертикального участка длиной 2670 мм, прямого горизонтального участка 360 мм и диффузора.
Расход на участке ЕЖ определим с учетом подсоса в циклоне, равного 150 м3/ч:
Скорость воздуха после циклона 10…12 м/с, так как после циклона воздух очищен.
Скорость воздуха на участке ЕЖ принимаем 11 м/с.
Определяем требуемый диаметр по формуле 8:
Принимаем стандартный диаметр D=315 мм, S=0,07793 м2.
Уточняем скорость по формуле 10:
По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 3,8 Па/м, Нд=74,3Па.
Площадь входного отверстия в переходном патрубке S1=0,07793м2, а площадь выходного отверстия циклона S2=0,090 м2, так как S1 Примем одну из сторон конфузора b=450 мм. Длину конфузора находим по формуле 15: Коэффициент сопротивления конфузора определяется из табл. 8 в зависимости от lк/D=0,6 и б=30о - тк=0,13. Необходимо выявить, конфузором или диффузором является переходной патрубок на входе в вентилятор. Так как на выходе патрубок диаметром 315 мм, а диаметр на входе в вентилятор 320 мм, то переходный патрубок является диффузором со степенью расширения: Радиус отвода находим по формуле 15: Коэффициент сопротивления отвода на 90о находим из табл. 10 . Длину отвода вычисляем по формуле 16: Расчетная длина участка ЕЖ: LЕЖ=989,6*3+2670+360+1200+550=7749 мм. RlЕЖ=3,78·7,749=29 Па. УНпт.п=1458+29+(0,13+0,1+0,15·3)74,3=1538 Па. Участок ЖЗ Участок состоит из диффузора, прямого вертикального участка длиной 12700 мм, отвода на 90 и диффузор с защитным зонтом. Расход воздуха на этом участке равен расходу при входе в вентилятор, т.е. 3090м3/ч. Скорость воздуха-11,0 м/с. Диаметры воздуховодов на участках принимаем равными диаметру до вентилятора, т.е. 315мм. По диаметру D и скорости v, по номограмме , находим R = 3,8 Па/м, Нд=68,874,3 Па. Определим, чем служит переходной патрубок на выходе из вентилятора. Площадь отверстия вентилятора S1=0.305х0,185=0,056 м2, площадь поперечного сечения воздуховода диаметром 315 ммS2=0,07793м2. S2>S1, следовательно имеет место диффузор со степенью расширения: Зададимся углом расширения диффузора б=30?. Тогда из табл. 4 коэффициент сопротивления диффузора ж=0,1. Расчетная длина участка ЕЖ: lЕЖ=12700 мм. Потери давления по длине воздуховода определяем по формуле 11: RlЕЖ=3,78·12,7=48,0 Па. На трубе предусмотрен диффузор с защитным зонтом. Коэффициент потерь находим в табл. 6 ж=0,6. Потери давления на участке ЕЖ составляют: УНпт.б=48+(0,1+0,6)74,3=100 Па. Общее сопротивление сети по главной магистрали составляет: УНпт.п=100+1538=1638 Па. С учетом коэффициента запаса 1,1 и возможного вакуума в помещениях цеха 50 Па требуемое давление, развиваемое вентилятором. Требования к охране труда и экологическому состоянию окружающей среды вокруг действующих предприятий постоянно возрастают. Совершенствуются и системы очистки. В этой статье кратко рассмотрен процесс аспирации, виды систем и принцип работы. Система аспирации – это вид фильтрации и очищения воздуха, применяемый в производственных цехах с технологическими процессами повышенной загрязнённости. В первую очередь – это металлургические, горнодобывающие, лакокрасочные, мебельные, химические и другие вредные производства. Главное отличие аспирации от вентиляции воздуха заключается в том, что загрязнения собираются непосредственно на рабочем месте, глобальное распространение по объёму цеха не допускается. Схематично конструкция системы аспирации включает: Отходы разных типов производств различаются по своим физико-химическим свойствам, плотности и массе. Поэтому для каждого предприятия система аспирации разрабатывается индивидуально и включает необходимые элементы. Только при таком подходе вы получите эффективную очистку воздуха. Всё многообразие систем аспирации принято классифицировать по нескольким признакам: Правильный расчёт параметров оборудования – основной залог эффективной работы аспирационной установки. Расчёты сложные, так как необходимо учесть множество факторов для каждого отдельно взятого предприятия. Поэтому выполнять такую работу должны только высококвалифицированные специалисты-инженеры. Основные факторы, которые необходимо учитывать при составлении проекта системы аспирации: На основе полученных данных определяется и рассчитываются основные параметры системы: Для монтажа аспирационной установки не требуется менять компоновку основного оборудования или последовательность технологического процесса. Правильно спроектированные под заказ аспирационные системы учитывают все особенности производства и интегрируются в уже существующую систему. Эффективность и скорость аспирации установки значительно снижают негерметичные соединения. Поэтому важно не только установить систему, но и регулярно проводить техосмотры и мероприятия, направленные на предупреждение разрывов соединений, вовремя устранять выявленные дефекты. Это повысит производительность установки и снизит энергозатраты при её работе. Экономить на проектировании и внедрении аспирационных комплексов не стоит. Сомнительное оборудование или неправильно рассчитанная установка может привести не только к повышению заболеваемости среди рабочих и снижению производительности труда, но и к закрытию предприятия. Монтаж системы аспирации – это обязательная и необходимая техническая процедура на любом современном предприятии. Кроме того – это часть культуры производства. Промышленная аспирация не только улучшает микроклимат в производственном помещении, но и предотвращает загрязнение окружающей среды за стенами завода или фабрики. Рассмотрим принципиальные аспирационные транспортно–технологические системы предприятий стройиндустрии. Состав оборудования линии приемки сыпучего сырья включает бункер, конвейер, норию, конвейер. Пылевоздушные потоки образуются в основном на следующих участках: бункер – конвейер, конвейер – нория, нория - самотечном трубопроводе на участе нория - цепной конвейер. Соответственно этому в укрытиях образуются зоны повышенного и пониженного давления воздуха. На Рис. 2.3 показана схема подключения к аспирационной системе оборудования участка приема супучего сырья. Отсос воздуха можно осуществлять двумя способами: первый – подключить к аспирационной сети все места повышенного давления: бункер, конвейер, норию, цепной конвейер; второй - подключить к аспирационной сети бункер, башмак и головку нории, конвейер. При втором способе протяженность воздуховодов существенно уменьшается, а количество пыли, увлекаемой аспирационным воздуховодом, снижается, что обуславливает предпочтительность вторго способа. Для нашего примера площадь живого селения решетки над приемным бункером дожна бать минимальной. Открытыми должны бать только те участки через которые сыпучий материал из транспортних средств поступает в приемный бункер. Для уменьшения площади контакта падающего потока материала с воздухом и уменьшением объема эжектируемого воздуха следует применять откидные уплотнительные щиты. Рис.2.3 Схема подключения к аспирационной системе оборудования участка разгрузки железнонодрожного вагона: 1- железнонодрожный вагон; 2 - бункер; 3 – конвейер; 4 – нория; 5 - цепной конвейер; 6 - аспирационная сеть; 7- уплотнительные щиты. Объем аспирируемого воздуха из приемного бункера определяют по формуле баланса прихода и расхода воздуха При максимальном массовом расходе материала 100т/ч и высоте падения 2м см. Табл. 2.1 Lэ = 160 м³/ч; vн - скорость воздуха в отверствиях, 0.2м/с; Fн–площадь неплотностей приемного бункера, 3м²; Gм – объемная масса материала, 46м³; t – время разгрузки, 180с; получим: Lа бун = 160 + ((0,2 * 3)*3600) + ((46 / 180)*3600) = 3240 м³/ч Значения объемов аспирируемого воздуха из нории НЦ-100 (рабочая и холостая трубы) и цепногно конвейера ТСЦ-100 получены из нормативной документации : Lа нор. раб.= 450 м³/ч; Lа нор. хол.= 450 м³/ч; Lа цеп = 420 м³/ч; Для всей аспирационной системы: Lа = 3240 + 450 + 450 + 420 = 4560 м³/ч; Величина давления в аспирационном патрубке приемного бункера с учетом ежекционного давления создаваемого сыпучим материалом при высоте падения 2м и насыпном лотке составляет: На бун = 50 + 50 = 100Па Давление в каждом из аспирационных патрубков нории с учетом ежекционного давления в сбрасывающей коробке конвейера составляет: На нор = 30 + 50 = 80Па Давление в аспирационного патрубка цепного конвейера с учетом ежекционного давления в наклонном самотеке до 2м и разряжении в бункере составляет: На цеп = 50 + 50 + 30 = 130Па Получив исходные данные и скомпоновав аспирационную систему выполним аэродинамический расчет системы производительностью Lа = 4560 м³/ч; см. рис. 2.3, которую отображаем на плане цеха в такой последовательности: 1.
Производится нанесение воздуховодов и других элементов системы аспирации на план помещения, с последующим конструированием пространственной (аксонометрической) схемы аспирации. 2.
Выбирается магистральное направление движения воздуха. Магистральным считается наиболее протяженное или нагруженное направление от вентилятора до начальной точки первого участка системы. 3.
Разбивается система на участки с постоянным расходом воздуха, участки нумеруются, начиная с наиболее отдалённого от вентилятора, вначале по магистрали, а затем по ответвлениям. Определяют длину участков и расход воздуха и вносят эти значения в таблицу 2.3 графы 1, 2, 3. 4.
Предварительно задаёмся ориентировочной скоростью воздуха v
ор, м/с, на участке 1 воздуховода (в зависимости от скорости движения воздуха для заданной пыли см. табл. 2.4). Исходя из планировочных требований принимаем форму воздуховода и материал, из которого он изготовлен (круглый, из оцинкованной стали). Потери давления в цепном конвейере, присоединенного к участку 1, заносим в табл. 2.3 первой строкой. Для определения потерь давления в участке 1 соединяем прямой линией по номограмме рис. 2.5 точки Lцеп=420 м³/ч и v
=10,5 м/с на пересечении этой прямой со шкалой D находим ближайший меньший рекомендуемый диаметр D=125 мм, величины v
=10,5 м/с, Hд =67 Па, λ/D=0,18 заносим в графы 3, 6, 8. 5.
Производим суммирование коэффициентов местных сопротивлений на участке (тройники, отводы. и т.д.) выбранных по . Полученный результат Σ ζ записываем в графу 5. 6.
Производим умножение, (1
* λ/D) заполняем графу 9, сложение (1
* λ/D + Σ ζ) заполняем графу 10 . Графу 11 (общие потери на участке) находим как произведение величин, записанных в графах 6 и 10. В графу 12 записываем сумму общих потерь на 1 участке и потерь давления в в цепном конвейере. Аналогично проводим расчеты остальных магистральных участков. 7.
По окончании расчётов суммируем полученные величины и получаем суммарные потери давления в сети, которые служат критерием для подбора вентилятора. 8.
Рассчитав потери давления по магистрали, приступаем к расчёту потерь давления на ответвлениях. При расчёте которых необходимо осуществить увязку, расхождение допускается не более 10 % . 9.
Увеличивать потери давления в ответвлениях можно двумя способами. Первый способ – установка в ответвлении дополнительного местного сопротивления (задвижки, диафрагмы, шайбы). Второй способ – уменьшение диаметра ответвления. В рассматриваемом примере следует повысить сопротивление 7-го участка на величину Нс = 237- 186,7 = 50,3 Па, а 8-го на – Нс = 373 - 187,7 =185,3 Па, а 9-го на – Нс = 460 - 157,8 = 302,2 Па. На 7 и 8 участках это можно осуществить установив дополнительно местные сопротивления т.к. диаметр трубы уже 125 мм. Величину коэффициента сопротивления диафрагмы, установленной на участке 7 определяем по выражению: ζд7 = Нс / Нд7 = 50,3 / 74,1 = 0,68 (2.10) По этой величине на рис. 2.4 определяем глубину погружения диафрагмы в воздуховод к его диаметру – а / D = 0,36, при D =125 мм а = 43.75мм. Аналогично для участков 8 и 9: ζд8 = Нс / Нд8 = 185,3 / 74,1 = 2,5 по рис. 5.3 определяем - а / D = 0,53, при D =125 мм а = 66,3мм; ζд9 = Нс / Нд9 = 302,2 74,1 = 4.1 по рис. 2.3 определяем - а / D = 0,59, при D =315 мм а = 186мм; Рис. 2.4 Односторонняя диафрагма (а) и сдвоенная шкала для расчета размеров (б) Рис.2.5 Номограмма А.В.Панченко для расчета воздуховодов. Таблица 2.3 Аэродинамический расчет воздуховодов. Магистральные участки Таблица 2.4 Значения величин для проектирования систем аспирации и пневмотранспорта В одну аспирационную сеть объединяется оборудование: Примеры компоновки аспирационных установок - на странице . Определить расход воздуха на аспирацию и потери давления (сопротивление) для каждой аспирируемой машины, ёмкости, точки. Данные взять из паспортной документации оборудования или по "нормам на аспирацию" в справочной литературе. Можно использовать данные аналогичных проектов. Излишнее эжектирование или унос воздуха можно уменьшить, если в схему питающего, отводящего устройств включить элементы для снижения скорости движения материала, продукта; повысить степень заполнения продуктом проходного сечения устройства (трубы). Все расходы сложить, и разделить на объём помещения - нормальный воздухообмен для различных предприятий разный, но обычно находится в пределах 1 - 3 обмена в час. Более высокие воздухообмены применяют при расчёте общеобменной приточно-вытяжной вентиляции для удаления вредных выделений, примесей, запахов из воздуха помещений. Надёжно транспортирующая скорость воздуха для различных видов пыли и сыпучих материалов принимается по рекомендациям отраслевых указаний. Можно использовать информацию тематической литературы, данные аналогичных проектов, параметры действующих аспирационных и пневмотранспортных установок предприятия. Тип пылеотделителя выбрать с учётом характеристики пыли, планируемой (желаемой) эффективности очистки воздуха, эксплуатационной надёжности, сложности конструкции. Пропускную производительность пылеотделителя определить сложив расходы всех аспирируемых точек и прибавив 5%. Если в сети есть точки временно отключаемые (перекрытые) клапанами, на каждую добавить ещё по 100 м³/час подсоса к общему расходу. Место установки вентилятора и воздухоочистителя выбрать с учётом их габаритов и размеров присоединяемых к ним фасонных деталей воздуховодов. Предусмотреть возможность отвода пыли и отходов, компактность сети воздуховодов, удобство обслуживания и ремонта. Учесть рекомендации по их расположению в сети. Например, всасывающий фильтр устанавливают дальше от машины с самым большим сопротивлением, чтобы создать в нём необходимый вакуум для обратной продувки ткани. Перед входом в циклон, особенно батарейный, должен быть прямой участок длиной не менее двух диаметров воздуховода. Расположение вентилятора предпочтительнее после пылеотделителя по ходу сети, т.е. на очищенном воздухе. Нарисовать расчётную схему аспирационной сети. Разделить сеть на участки: Диаметры воздуховодов каждого участка подобрать по принятой скорости v (м/сек) и расходу воздуха Q (м³/час) в "таблице данных для расчёта круглых стальных воздухопроводов", которая есть в справочной литературе по аспирации. Один из вариантов дан в разделе "Расчёт аспирации" каталога "Чертежи, схемы, рисунки сайта". Из этой же "таблицы" взять динамическое давление
Нд (Па) и R - потери давления на 1 метр длины
(Па/м) для этого участка. Эти данные нанести на схему или в специальную расчётную таблицу. Для подбора диаметров и расчёта воздуховодов
можно пользоваться специальными
.
Как правило, технологическое и транспортное оборудование поставляется в комплекте с отсасывающим патрубком. В паспорте оборудования приводятся данные о режиме аспирации. На каждом участке определить сумму коэффициентов
его местных сопротивлений
(фасонных частей): отсасывающий патрубок (конфузор), отводы, расширения-сужения, тройник и т. п. Коэффициенты всех видов сопротивлений известны и легко находятся в нормативных таблицах. Выравнивание давлений.
В каждой точке объединения (тройниках) сравнить потери давления главной магистрали с потерями в присоединяемом боковом участке. Для правильного распределения воздуха эти потери надо сделать одинаковыми. Допустимая разница - 10%. При больших расхождениях следует уменьшить диаметр участка с меньшим сопротивлением (обычно бокового), это повысит в нём скорость (при прежнем расходе!)
, динамическое давление и все потери. Пересчитать новое сопротивление бокового участка и снова сравнить с магистральным в точке объединения. Уменьшать диаметр меньше 80 мм нельзя.
Если таким способом не удаётся выровнить давления, то принять вариант с наиболее близкими значениями, а в участок с меньшими потерями давления установить дополнительное местное сопротивление: диафрагму между двумя фланцами, но лучше - регулировочную задвижку. - по таблицам местных сопротивлений или по расчёту. Выбор вентилятора.
По давлению
и расходу
из всех номеров и типов пылевых вентиляторов подбирают тот, на аэродинамической характеристике которого пересечение этих параметров даёт точку наибольшего к.п.д. Можно выбирать по каталогам и рекомендациям заводов-изготовителей и торгующих организаций вентиляционной техники и оборудования. Таким способом можно рассчитать вентиляционную установку для аспирации или пневмотранспорта пылевидных, мелкосыпучих материалов в низкой концентрации аэросмеси на предприятиях по хранению и переработке зерна, для очистки от примесей и обогащения крупы, на мукомольном и комбикормовом производстве, в деревообрабатывающем для удаления опилок и стружки от станков, в пищевой, текстильной промышленности и других, где есть источники выделения пыли. Низкой концентрацией считается содержание пыли или отходов не более 0,01 кг в 1 кг воздуха. Потери давления в воздуховодах с большей запылённостью рассчитываются . Отдельные страницы посвящены аспирации приёма, хранения и очистки зерна: расчёт аспирационной установки зерноочистительного отделения, башни или пункта хлебоприёмного предприятия, системы аспирации этажей рабочего здания и силосного корпуса элеватора.
Типичная конструкция системы аспирации
Типы аспирационных установок
По степени мобильности
По способу вывода отфильтрованного потока воздуха
Расчёт оборудования для системы аспирации
Особенности монтажа и обслуживания
Номер участка и наим. машин
L м³/с
v
м/с
l
, м
Σ ζ
Hд, Па
D, мм
λ/D
l
* λ/D
l
* λ/D+Σζ
Прир. пол-ного давле-ния уч-ка, Па
Пол-ное давле-ние участка, Па
Цепной конв.
0,12
-
-
-
-
-
-
-
-
Уч-к 1
0,12
10,5
0,7
0,18
0,9
1,6
Уч-к 2
0,242
10,5
0,3
0,12
0,36
0,69
Уч-к 3
0,37
0,6
74,1
0,09
0,63
1,18
87,4
460,4
Уч-к 4
1,27
11,8
0,1
88,2
0,04
0,31
0.4
34,8
495,2
Уч-к 5
1,27
11,8
0,6
88,5
0,04
0,36
0.57
50,5
545,6
Нагнетающий Уч-к 6
1,27
11,8
88,5
0,04
0,31
1,32
116,4
116,4
ответвления
Нория
0,125
-
-
-
-
-
-
-
-
Участок 7
0,125
0,23
74,1
0,17
1,21
1,44
106,7
186,7
Нория
0,125
-
-
-
-
-
-
-
-
Участок 8
0,125
0,2
74,1
0,17
1,25
1,45
107,7
187,7
Приёмный бункер
0,9
-
-
-
-
-
-
-
-
Участок 9
0,9
0,18
74,1
0,06
0,6
0,78
557,8
157,8
Транспортируемый
материал
ϒ, кг/м 3
Скорость движения воздуха в воздуховодах v, м/с
Максимальная массовая концентрация смеси μ кг/кг
Опытный коэфициент К
вертикальных
горизонтальных
Земляная и песочная пыль, оборотная (горелая) земля, формовочная земля
0,8
0,7
Земля и песок влажные
‒
‒
Глина молотая
0,8
0,6
Шамот
0,8
0,6
Пыль мелкая минеральная
‒
‒
‒
Пыль от матерчатых полировальных кругов
‒
‒
‒
Пыль угольная
900‒1000
Пыль наждачная минеральная
15,5
‒
‒
Гипс, тонкомолотая известь
‒
‒
Шерсть:
замасленная
‒
‒
‒
незамасленная
‒
‒
‒
искусственная
‒
‒
‒
мериносовая (замасленная и незамасленная)
‒
0,1‒0,2
‒
лоскут
‒
‒
‒
разрыхленная и крупные очёсы
‒
‒
‒
Лён:
короткое волокно
‒
‒
‒
льняная костра
‒
‒
‒
Снопы тресты
‒
0,5
‒
Хлопок-сырец, разрыхленный хлопок, крупные очесы хлопка
‒
0,5
‒
Опилки:
чугунные
0,8
0,85
стальные
0,8
‒
Шлак угля с размером частиц 10‒15 мм
0,5
-работающее одновременно;
-близко расположенное;
-с одинаковой пылью, или близкой по качеству и свойствам;
-с одинаковой или с небольшой разницей температуры воздуха.
Оптимальное количество точек отсоса - не более шести, но можно больше.
Если в какой-либо машине режим воздушного потока периодически изменяется, т. е. регулируется в соответствии с технологическим процессом, то для неё проектируется отдельная вентиляционная установка; или с очень небольшим количеством дополнительных, "попутных" точек отсоса (одна - две с малым расходом).
Расход воздуха можно определить по размерам всасывающего патрубка или аспирационного отверстия в корпусе машины, если патрубок и отверстие сделаны заводом-изготовителем и (или) по размерам проектной организации.
Если поступающий продукт эжектирует в оборудование какое-то дополнительное количество воздуха (например, двигаясь с большой скоростью по самотечной трубе), то этот дополнительный объём следует прибавить к нормативному, определив его тоже по нормам, или методами расчёта, применительными к данному конкретному питающему устройству и продукту.
Если с отводящимся продуктом из оборудования уносится некоторое количество воздуха, его также следует определить, и вычесть из расхода воздуха на аспирацию.
Эжектирование, унос воздуха совсем незначительны и даже отсутствуют, если:
-проходное сечение питателя, отвода полностью заполнено продуктом;
-продукт поступает из постоянно заполненной ёмкости;
-в подводящей, отводящей конструкции установлено герметизирующее устройство (шлюзовой затвор, клапан и т. п.).
Если какое-либо оборудование периодически заполняется из другого большими разовыми порциями за короткое время, то между ними надо установить воздуховод свободного перетекания вытесняемого воздуха и распределения избыточных давлений, которые возникают внутри корпусов и ёмкостей в момент разгрузки-выгрузки. Переточный воздуховод - большого диаметра, вертикальный или сильнонаклонный, без горизонтальных участков.
Для снижения повышенного вакуума в закрытом помещении следует предусмотреть приток наружного воздуха к аспирируемому оборудованию или в это помещение.
Скорость воздуха в материалопроводах пневмотранспорта:
V = k(10,5 + 0,57·V вит) м/сек, где V вит - скорость витания частиц продукта, k - коэффициент запаса, учитывает колебания нагрузки на пневмотранспортёр. Расчёт пневмотранспортной установки рассмотрен на странице . Если считать, что нагрузка в воздуховоде аспирации постоянна, то и коэффициент запаса должен быть равен 1. Для некоторых материалов витания и пневмотранспортирования приведены в разделе "Расчёт аспирации" каталога "Чертежи, схемы, рисунки сайта".
Потери давления (сопротивление) в пылеотделителе принять из его технической характеристики.
Намечая трассу воздуховодов, предпочтение отдавать вертикальным или сильнонаклонным, если они не нарушают промышленную эстетику. По возможности уменьшать протяжённость горизонтальных участков, количество поворотов (отводов). Избегать участков с запылённым воздухом на нагнетающей стороне вентилятора, особенно в помещениях.
-от машин до точек объединения включая тройник;
-от точки объединения до следующего тройника включительно;
-от точки последнего объединения до пылеотделителя (или вентилятора);
-участок между пылеотделителем и вентилятором;
-выхлопной участок с выхлопом.
На схеме указать расходы воздуха и потери давления в аспирируемом оборудовании. Посчитать и указать расходы воздуха на каждом участке. Указать длину каждого участка воздуховодов, включая длину всех его фасонных частей. Указать потери давления (сопротивление) пылеотделителя.
Размеры и конфигурация отсасывающих патрубков, рекомендуемые входные скорости
для различных материалов приведены в справочниках по аспирации и пневмотранспорту.
Площадь сечения входного отверстия патрубка (конфузора, "перехода") вычисляется делением расхода воздуха
на входную скорость
.
Для уменьшения уноса продукта и пыли, для предотвращения взрывоопасных концентраций в воздуховодах, для снижения пылевой нагрузки на фильтр, входная скорость принимается минимально возможной и зависит от вида пыли и свойств основного продукта. Открытые источники пылевыделения аспирируют верхними или боковыми отсосами. Оптимальный угол сужения конфузора 45 градусов.
Посчитать потери давления при прохождении воздуха через местные сопротивления: умножив динамическое давление
на сумму коэффициентов
участка.
Посчитать потери давления на трение воздуха по длине участка: умножив потерю в 1 метре
на всю длину
участка.
СЛОЖИТЬ: потери давления в аспирируемой машине + потери на местные сопротивления + потери по длине участка. Полученную СУММУ потерь каждого участка нанести на схему и в расчётную таблицу.
Потери давления в участках между тройниками считать от точки объединения (не включая тройник) до следующего объединения включая тройник.
За главную магистраль принять последовательность участков, создающих наибольшие потери давления по пути движения воздуха.
К потерям давления каждого участка главной магистрали прибавить потери всех предыдущих участков главной магистрали (только главной) и указать эту сумму в точке объединения с боковым.
Производительность вентилятора равна производительности пылеотделителя плюс подсос воздуха в герметизирующем устройстве пылеотделителя. Подсосы во всасывающих фильтрах принимают 15% от полезного расхода сети, или по нормам. Подсосы в циклонах учитывают, если они установлены на всасывающей стороне вентилятора: для ЦОЛ, 4БЦш, однорядного УЦ принять 150 м³/час, для двухрядного УЦ - 250 м³/час.
Давление, которое должен развивать вентилятор, равно общему сопротивлению сети по главной магистрали плюс 10% запаса.
Общее сопротивление сети - это сумма потерь давления участков только главной магистрали
, включая: сопротивление первой аспирируемой машины, потери давления в воздуховодах каждого участка гл. магистрали, сопротивление пылеотделителя, потери давления на участке между пылеотделителем и вентилятором, потери давления в выхлопном участке и сопротивление выхлопа.
Частоту вращения рабочего колеса вентилятора определяют по его аэродинамической характеристике. Мощность на валу вентилятора (квт): Nв. = (QH)/1000кпд где Q - производительность вентилятора в м³/сек, т. е. м³/час надо разделить на 3600; H - давление вентилятора в Па; кпд - коэффициент полезного действия вентилятора.
Мощность электродвигателя, квт: Nэ = (k·Nв)/n·п где n = 0,98 - кпд подшипников; п - кпд передачи: при посадке рабочего колеса вентилятора на вал электродвигателя п = 1, при передаче через муфту п = 0,98, при клиноремённой передаче п = 0,95. Коэффициент запаса мощности электродвигателя k = 1,15 для электродвигателей мощностью до 5 квт; k = 1,1 для электродвигателей мощностью более 5 квт. Практический пример подбора вентилятора к конкретной аспирационной сети дан на странице "Выбор и расчёт вентилятора".
Краткое описание герасима из рассказа "муму" Нравственное превосходство персонажа
Краткая история масонства
Оценочные обязательства в балансе — что это такое
Значение имени иван, происхождение, характер и судьба имени иван
Рецепты постного печенья: овсяного, лимонного, морковного, имбирного, кофейного, медового, с маком