Аэродинамический расчет

Компоновка распределителя

Компоновка распределителя сводится к определению его габаритных размеров. Габаритные размеры распределителя будем определять исходя из его площади.

Определим площадь распределителя.

 

V

F = ^_____ (3.7)

u

 

где V - объемный расход воздуха, м³/ч;

u-скорость агента сушки, м/с.

Скорость агента сушки в распределителе принимаем равной 5 м/с.

Тогда

 

10000*5

F = ^____________ = 0,5 м²

3600

 

-Определим размеры сторон распределителя:

 

F = а*в (3.8)

где а и в - соответственно размеры сторон распределителя, м.

а = 1м; в = 0,5м.

Принцип работы распределителя заключается в следующем:

Распределитель предназначен для изменения направления агента сушки в рулоне. Изменение в рулоне направления движения теплоносителя в данной установке регулируется при помощи клапанов 2, установленных в распределителе 1. Крайнее левое положение клапанов обеспечивает подвод теплоносителя со стороны вершин, крайнее правое положение обеспечивает подвод теплоносителя со стороны комлей. Воздух в распределитель подается мобильной тепловой станцией УТПУ - 200А.

 

Аэродинамический расчет

 

Аэродинамический расчет включает в себя определение потерь давления в циркуляционном кольце движения агента сушки внутри сушилки.

-Определим потери давления в воздуховоде на нагнетание (рис. ):

 

Р^нач_общ1 = D P₁ + D P₂ + D P_р (3.21)

 

Участок 1.

1.Скорость воздушного потока u₁ = 11м/с;

2.Принимаем диаметр воздуховода d₁ = 0,355м;

3. По u₁ и d ₁ находим R₁ и Pg₁. [15]:

 

R₁ = 3,5 Па п _* м

u12 112 Pg1 = _____ * r = _____ *1,2 = 72,6 Па  2 2

 

 

4.Местные сопротивления:

-Два отвода под a= 90⁰; ч/d = 3; G = 0.24.

-Диффузор F₀/F₁ = 0,8 G = 0,04

5. D P₁ = R₁ l₁ + Pg₁å g (3.22)

Участок2.

1. Принимаем а₂ = 1м, в₂ = 0,3м.

2. Определяем площадь сечения воздуховода:

 

F₂ = 1 * 0,3 = 0,3м².

 

3. Определяем скорость на выходе воздуховода:

V2  u2 = _____  F2

 

 

где V - объемный расход воздуха, м³/ч

F-площадь сечения воздуховода, м².

	10000 * 0.3  u2 = ________________ = 9 м/с 3600

 

4. Определим d _{2 экв}:

5. По u₂ и d ₂ находим R₂ и Pg₂.

6.  R₂ = 1,7 Па п _* м

7.

Находим потери давления на преодоление силы трения, Па:

 

 

 

R1 + R2          3,5 + 1.7 R ср = ------------- = ----------------- = 2.6 Па п*м 2                   2

 

Количество окон n = 4 отверстия.

1. Определим количество воздуха, выходящего из каждого окна:

 

V     10000    Vок = ______ = __________ = 2500 м3/ч               n         4                 Vок 2500 *0,057    uок = ----- = ---------------- = 12 м/с               Fок       3600

 

 

 

 

9. Определим потери давления на преодоление местных сопротивлений: -дроссельный клапан, при a = 45⁰ g = 14⁰

 

D P₂ = R_ср * l₂ + Pg₂ (å g) (3.23)

D P₂ = 2,6*8 + 48,6*14 = 701,2 Па

 

Потери давления в распределителе принимаем D P_р = 100 Па.

 

Р^нач_общ1 =33,2 + 701,2 + 100 = 834,4Па

 

-Определим потери давления в воздуховоде на всасывание (рис.3.)

(3.24)

-Определим сопротивление слоя высушивающего материала D P_м [14]

 

D P_м = 9,81*10^-6(700 + 2,7 W₁)*Р_с^2,465*u_м^1,18*h*1,3 (3.25)

 

где - W₁ - начальная влажность рулона, %;

Р_с - плотность рулона, кг/м³;

h - высота рулона, м.

 

D P_м = 9,81*10^-6(700 + 2,7*30)*121^2,465*0,8^1,18*1,1*1,3 = 1146,4 Па

 

-

Определим потери давления на участке 3

 

D P₃ = R₃l₃ + Pg₃ å g (3.26)

 

1.  Принимаем а₃ = 1м, в₃ = 0,3м.

2. Определяем площадь сечения воздуховода:

 

F₃= 1 * 0,3 = 0,3м².

 

3. Определяем скорость на выходе воздуховода:

	V3  u3 = _____  F3

 

4. Определим d _{3 экв}:

 

5.

V3        u3 = _____       F3

По u₃ и d₃ находим R₃ и Pg₃.

 

R₃ = 1,7 Па п _* м

Pg₃ = 48,6 Па

Количество окон n = 4.

6. Определим потери давления на преодоление местных сопротивлений:

-выход из меньшего сечения в большее

 

F₀/F₁ = 0,8 G = 0,04

D P₃ = 1,7*8 + 48,6*0,04 = 15,5Па

 

-Определим потери давления на участке 4:

 

D P₄ = R₄l₄ + Pg₄ å g (3.27)

 

1. Скорость воздушного потока u₄ = 11м\с

2. Принимаем диаметр воздуховода d₄ = 0,355м.

3. По u₄ и d₄ находим R₄ и Pg₄.

 

R₄ = 3,5 Па п*м, Pg₄ = 72,6 Па

 

4. Местные сопротивления:

диффузор F₀/F₁ = 0,8 G = 0,04

 

D P₄ = 3,5*1,5 + 72,6*0,04 = 8,2 Па

 

Потери давления в распределителе принимаем D P_р = 100Па

Полученные и известные величины подставляем в формулу (3.24):

 

Р₂^вс_общ = 1,146 + 15,5 + 8,2 + 100 = 1270,1 Па

 

-Определим общие потери давления в сушильной установке:

Р_с.у. = Р_общ1^нач + Р_общ2^вс (3.28)

Р_с.у. = 834,4 + 1270,1 = 2104,5 Па.

 

1. Проверяем на преодоление сопротивлений вентилятор теплогенератора УТПУ 200 А.

Сопротивление, которое должен преодолеть вентилятор теплогенератора равно (рис )

 

Р_т = D P_р + D P₃ + D P₄ +D P_т (3.29)

 

где D P_р - потери давления в распределителе, Па;

D P₃ - потери давления на 3 участке СУ,Па;

D P₄ - потери давления на 4 участке СУ,Па;

D P_т - потери давления в теплогенераторе, Па.

Движение агента сушки осуществляется через рулон сверху вниз

 

Р_т = D P_т + D P_р + D P₁ +D P₂ (3.30)

 

где D P₁ - потери давления на 1 участке, Па;

D P₂ - потери давления на 2 участке, Па;

Принимаем D P_т = 500Па по данным СКБТМ.

 

Р_т = 500 + 100 + 33,2 + 701,2 = 1334,4 Па

 

Принимаем к вентилятору большее давление Р_т = 1334,4 Па.

Окончательное давление вентилятора на преодоление сопротивления

теплогенератора УТПУ - 200А равно :

Р_b = 1,1 * Р_т = 1,1 * 1334,4 = 1467,8 Па.

 

Объёмный расход воздуха будет равен :

 

V_b = 1,1*V = 1.1*10000 = 11000 м³/г

 

Используя значения Р_b и V_b из аэродинамических характеристик центробежного вентилятора ВЦ 14-46 №5 (работает с УТПУ -200 А), выясняем, что он преодолевает данное сопротивление при данном расходе.

2.Подбор вентилятора для отсоса агента сушки V = 11000м³/ г, должен преодолеть сопротивление равное (рис. 3)

 

Р_отс = D P_м + D P₂ + D P₁ +D P_р (3.31)

 

где D P_м - потери давления через материал, Па;

D P₂ - потери давления на 2 участке СУ,Па;

D P₁ - потери давления на 1 участке СУ Па.

D P_р - потери давления в распределителе, Па;

 

Р_отс = 1146,4 + 701,2 + 33,2 + 100 = 1980,8 Па

 

Движение агента сушки осуществляется через рулон сверху вниз.

 

Р_отс = D P_м + D P₃ + D P₄ +D P_р (3.32)

Р_отс = 1146,4 + 15,5 + 8,2 + 100 = 1270,1 Па

 

Принимаем к вентилятору большее давление Р_отс = 1980,8 Па

Окончательное давление вентилятора равно:

Р_отс^в = 1,1* Р_отс = 1,1*1980,8 = 2178 Па

 

Объемный расход воздуха будет равен:

 

V_в = 1,1*V = 1,1*10000 = 11000 м³/г.

 

По Р_отс^в и V_в подбираем вентилятор марки: ВР-45-6,3

-расчет мощностей потребляемой вентиляторами, N_в, кВт [14]:

	Рв * Vв  Nв = __________  hв

 

(3.33 )

где Р_в - давление, создаваемое вентилятором с десятипроцентным запасом , Па;

V_в - расход воздуха, м³/с;

h_в - коэффициент полезного действия вентилятора [15], принимаем h_в=0,46.

	3*2178  Nв = __________ = 14,2 кВт  0,46

 

-определим необходимую мощность электродвигателя N_gb, кВт [14]:

	Nв * Кп  Ngb = __________  hпер

(3.34)

 

где К_п - коэффициент запаса мощности на пусковой момент. К_п = 1,1 при N_b > 5,0 кВт.

h_пер - коэффициент полезного действия передачи,

h_пер = 0,95 клиноременная передачи.

 

	14,2 * 1,1  Ngb = __________ = 16,2 кВт  0,95

 

 

Принимаем к вентилятору ВР-45-6,3 электродвигатель марки 4А 160 М4 с N_gb = 18,5 кВт и частотой вращения w_gb = 1465 мин ^-1 [16].

-расчет мощности N_b, кВт [14]:

 

	Рв * Vв  Nв = __________  hв

 

 

где h_в = 0,71 [16]; w_b = 1720 мин ^-1

	1467,8*3  Nв = __________ = 6,2 кВт  0,71

 

-необходимая мощность электродвигателя N_gb, кВт [14]:

 

 

Принимаем к вентилятору ВЦ-14-46 №5 электродвигатель марки 4А132М6 с N_gb = 7,5 кВт и частотой вращения w_gb = 970 мин ^-1. [16].