Определение потерь давления

При расчете сети следует иметь в виду, что полное давление в местах слияния потоков одно и то же для всех соединяющих потоков.

∆Р_{а 1…1}=∆ Ра_2…1 ,

∆Р_{а 1…1+}∆ Ра_1…2=∆ Ра_1…2 ,

Потери давления на участках определяется по формуле:

∆ Р_i=∆ Р_ei+∆ Р_mi , (7.1)

где ∆Р_ei – потери давления, за счет сопротивления стенок воздуховода движению воздуха (потери на трение i-того участка);

∆ Р_mi – потери давления на местные сопротивления i-того участка.

Потери давления на трение определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

. (7.2)

Если труба прямоугольного сечения, то в качестве диаметра используется понятие гидравлического диаметра.

, (7.3)

где

vi – скорость воздуха в i-том участке, м/с;

- длина воздуховода i-того участка;

- плотность воздуха, кг/м³ ;

- коэффициент гидравлического трения i-того участка. Определяется по формуле:

, (7.4)

где

∆_i - абсолютная шероховатость стенок i-того участка (высота выступов); для стальных воздуховодов ∆=0,0001 м.

, (7.5)

Мi = 17,3 1с^-6Па с (t=0ºC),

Мi = 18 1с^-6Па с (t=20ºC).

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

, (7.6)

где - сумма к.м.с. I-того участка, зависящая от конструкции элементов сети и определяется по лучшему в мире справочнику Идельчик И.Э. «Справочник по гидравлическим сопротивлениям».

Контрольные вопросы к главе 7

1. Цель гидравлического расчета сети воздуховодов.

2. Дайте определение расчетной схеме аспирационной системы.

3. Как определить потери давления аспирационной системы?

4. Как определить гидравлический диаметр трубы?

5. По какой формуле определяется коэффициент гидравлического трения?

6. Чему равна абсолютная шероховатость стенок участка?

8. Аспирационные укрытия (АУ)

Причины истечения пыли из укрытий

Истечение пыли из укрытия наружу происходит:

а) Вследствие воздушных течений, образующихся при растекании потока, эжектируемого воздуха в укрытии.

В результате частичного перехода кинетической энергии в потенциальную при натекании струи эжектируемого воздуха по стенке, укрытия возникают локальные зоны избыточного давления, под действием происходит истечение данными воздуха через неплотности укрытия.

 

 

б) При вытеснении воздуха в момент встречи частиц сыпучего материала с конвейерной лентой;

Vк

Скорость вытеснения

воздуха

в) В результате действия теплового напора в укрытие;

 

Рт=gНу (ρ₀-ρ) Ну

 

ρ₀>ρ

ρ

г) За счет кинетической энергии пылевых частиц, которую они приобретают в момент образования.

 

шлифованный круг

Основные требования к устройству аспирационных укрытий (АУ):

1. Наружную стенку укрытия следует располагать как можно дальше от зон повышенного давления, т.е. емкость укрытия должна быть максимально возможная.

Большая емкость укрытия сглаживает толчки воздуха при пуске оборудования.

2. Укрытия должны быть максимально герметизированы. При этом неплотности должны быть удалены от потока перерабатываемого материала, чтобы струйки воздуха, засасываемого через неплотности не взлетевшей частицы пыли целесообразно предусматривать в укрытие камеру для приема материала, двойные стенки и т.п.

3. Аспирационную воронку необходимо установить в зоне относительно спокойного течения воздуха (вне зоны падения материала); здесь возможность увлечения частиц аспирируемым воздухом минимально.

1,5 В V вх

 

 

В – ширина ленты конвейера.

4. Для уменьшения пульса пылевидного материала скорость воздуха в аспирационной воронке следует принимать минимально возможной.

V вх ≤ 0,7 м/с для порошковых материалов;

V вх ≈ 1 м/с для зернистых материалов;

V вх ≈ 2 м/с для кусковых материалов.

5. Укрытия должны удовлетворять эксплуатационным и эргонометрическим требованиям (разборными, легко монтируемыми и демонтируемыми, с закрываемыми смотровыми окнами) и иметь эстетический вид.

Наиболее распространенными являются емкие укрытия кабинного типа. В этом случае пылящие оборудования или отдельные узлы находятся внутри металлического кожуха (кабины).

груженная ветвь

холостая ветвь укрытия

конвейер

 

скребок

- уплотнение из конвейерной ленты (б.у.).

Скребок очищает от материала холостую ветвь конвейера, устанавливается внутри укрытия.

Укрытие грохота:

 

МО

дверь

 

загр.желоб решетка грохота

Неплотности сосредоточены на поверхности укрытия и в дверях.

Укрытие барабанного охладителя:

разгрузочная часть

охладительного барабана

 

- ролик

уплотнение

Укрытие конвейеров:

место загрузки

 

одинарное укрытие

Укрытия с горизонтальной перегородкой:

 

Н

горизонтальная перегородка

Горизонтальные перегородки позволяют отсасывать загрязненный воздух по всей длине укрытия, выравнивание оптимального давления по длине укрытия.

Укрытие с изломом боковых стенок:

Излом стены способствует

выравниванию давления по длине

укрытия и для выравнивания укладки.

 

 

внутренняя торцевая стенка

 

 

Укрытие с двойными стенками:

внутренняя камера внешняя камера

вентилирует

внешнюю МО

камеру МО

 

лента конвейера

 

Назначение внутренних стенок:

1. Увеличение гидравлического сопротивления движения эжектируемого потока воздуха;

2. Способствуют лишнему уносу пыли, т.е. приводят к снижению концентрации пыли в отсасываемом воздухе;

3. Обеспечение равномерного разряжения по длине укрытия, т.е. выравнивание давления.

Область применения укрытия с двойными стенками: перегрузка порошкообразных материалов, фалисовых изделий.

Недостаток этого укрытия: сложность обслуживания загрузочного желоба (т.е. засорение желоба).

Укрытие рабочей ветви конвейера осуществляется в двух случаях: при транспортировании парящих материалов (t>45ºC) и при высокой скорости движения конвейерной ленты несущей порошковый материал (V>1,5 м/с).

а) Обычное укрытие конвейера (металлическое). Недостаток: неудобно при демонтировании ленты.

 

 

б) Укрытие из конвейерной ленты. Недостаток: дороговизна ленты, дефицитность.

цепь

 

металлическая лента

галерея

галерея

Укрытие конусной дробилки (УЗТМ):

Внутреннее уплотнение

МО укрытие

метал. лента

Ду внешнее уплотнение

 

Ду – диаметр дробилки

конус

Оптимизация аспирационных отсосов

Цель оптимизации: произвести М.О. – снижение энергозатрат на аспирацию при обеспечении устойчивого санитарно-гигиенического эффекта, т.е. достижение ПДК на рабочих местах при минимальных и эксплутационных затратах.

Минимизация объемов аспирации достаются техническими средствами, направленные на:

1. Уменьшение объемов эжектируемого воздуха по желобам;

2. Снижение расхода воздуха, поступающего в укрытие через неплотности.

 

 

Способы оптимизации

 

 

Средства оптимизации

1 2 3 4 5 6 7 8

 

Устройство наклонных желобов приводит к снижению скорости за счет склонения трения о днище материала.

1. 2. 3. 4.

 

 

4. 5. 6.

герметизированные

шины

 

 

 

 

байпас естественная циркуляция воздуха

Снижение объема отсасываемого воздуха составляет 25% (особенно в схемах 7,8). Объем воздуха, поступающего через неплотности:

, (8.1)

 

 

 

Способы оптимизации

 

Средства оптимизации

Обеспечение равномерного распределения в укрытии

 

 

 

 

МО

 

1. Лабиринтные уплотнения увеличивают коэффициент

гидравлического сопротивления в 2 раза ( ) и следовательно, гидравлического давления.

 

укрытия с двойными стенками

 

 

Н = 1В

Р – разряжение в

укрытии

 

 

Для предотвращения дополнительных энергозатрат используют:

1. Увеличение емкости, которое приводит к уравниванию разряжения;
2. Применение двойных стенок;
3. Установление горизонтальных перегородок.

МО

 

Установка позволяет

снижать Р оптимальное

 

отбойная плита

вертикальный желоб

 

 

рудная подушка

 

 

плита

Плита способствует уменьшению износа конвейерной ленты и отклоняет поток эжектируемого воздуха к местному отсосу и не дает ему растекаться в сторону неплотностей.

Средства оптимизации на Qж и Qн обеспечивает снижение энергозатрат на 50%.

Контрольные вопросы к главе 8

1. Назовите причины истечения пыли из укрытий.

2. Перечислите основные требования к устройству аспирационных укрытий.

3. Укрытия с двойными стенками. Преимущество.

4. Назначение внутренних стенок.

5. Цель оптимизации аспирационных отсосов.

6. Назовите способы оптимизации.

7. Перечислите средства оптимизации.

8. Как вычислить объем воздуха, поступающего через неплотности?

 

 

Вентиляторы.

Вентиляторами называются гидравлические машины с рабочим органом в виде лопаточного колеса, предназначенного для перемещения воздуха.

Наиболее распространены вентиляторы радиальные (центробежные) и осевые. Центробежный вентилятор представляет собой лопаточное колесо турбинного типа, расположенное в спиральном кожухе.

 

5 3

6 3

 

1 1

1– колесо; 2

2 – кожух;

3 – входной патрубок;

4 – выходной патрубок;

5 – лопатки колеса;

6 – вал.

При вращении колеса воздух поступает во входное отверстие, попадает в каналы между лопатками колеса под действием центробежной силы, отбрасывается в спиральный корпус и направляется к выходному патрубку.

Радиальный вентилятор состоит из трех основных элементов: лопаточного колеса (ротор), спирального корпуса (кожух или улитка вентилятора) и станины с валом и подшипниками.

Центробежные вентиляторы делятся на: вентиляторы низкого давления, развивающих напор до 1000 Па, среднего – 1000-3000 Па и высокого - > 3000 Па.

В зависимости от правильного направления вращения колеса, вентиляторы бывают: правового вращения, у которых колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывающегося патрубка и левого вращения, когда колесо вращается против часовой стрелки.

Правильным является вращение колеса по ходу разворота спирального корпуса.

При обратном вращении колеса производительность вентилятора, резко уменьшается (на 70-80 %), но реверсирование, т.е. изменение направления подачи воздуха не происходит.

Способы соединения радиальных вентиляторов с двигателем

а) Рабочее колесо на одном валу с электродвигателем:

радиальное колесо

подшипник подшипник

 

 

электродвигатель

исп. 1 муфта исп. 2 исп.3

б) С клиноременной передачей:

подшипники

 

шкив

шкив

 

исп. 4 исп. 5

Положение кожуха (улитки)

Правое вращение Левое вращение

 

Пр. 315˚ Пр.0˚ Л. 45˚ Л. 0˚

Пр. 45˚

Л. 315˚

45˚ 90˚

90˚

Пр. 90˚ Л. 270˚

˚ Л. 135˚ Л. 90˚

 

Пр270

 

 

Пр. 135˚

Пр 180˚ Л. 180˚

 

 

Номер вентилятора определяется наружным диаметром, выраженном в дм. Пример: ЦП 7-40 № 6, исп. 6, Пр. 0˚. № 6 – размер рабочего колеса, Д = 6 дм = 660 мм.

где

Ц – центробежный; 7 – коэффициент давления; П – пылевой; 40 – быстроходность (критерий).

Вентиляторы приспособленные для перемещения дымовых газов называются дымососами, а для перемещения воздуха с механическими примесями – пылевыми вентиляторами. К последним относится наиболее распространенный пылевой вентилятор ЦП-7-40, обладающий повышенной эксплутационной надежностью. Он имеет шестилопастное колесо с бронированными лопатками, развивает большое давление (до 3500 – 4000 Па) и обладает высокой механической прочностью.

Аэродинамическая характеристика вентилятора – это график, выражающий зависимость между давлением, КПД и производительностью, эти характеристики получают в результате испытаний вентилятора.

 

η _max

Р

 

η ₄ η₃ η₂ η₁

 

Из формулы (9.1) следует, что:

1. р> для холодного воздуха, чем для нагретого;

2. Чем > Д, тем Р выше;

3. Чем > η, тем > развиваемый напор.

В результате испытаний обычно получают характеристику вентилятора данного типа и размера (Д) при постоянной частоте вращения (n) и перемещении воздуха данной плотности ( ).

Для того чтобы получить характеристику этого же типа вентилятора, но при другом размере (Д₁), частоте вращения (n₁) и новой плотности газа ( ₁) используют формулу пересчета:

, (9.2)

, (9.3)

Подбор вентилятора

Исходным для подбора вентилятора, является расчетное сопротивление сети (Рс) и расход воздуха ( с):

Pc ~ a × v²; , следовательно Рс=к c²

Рс=f( _с)

Р_с Р_в А

А

 

 

 

 

_{в c} n¹ n²

характеристика характеристика

сети вентилятора

Если на характеристику вентилятора наложить построенную в тех координатах характеристику семи, то тогда пересечение этих кривых (раб. точка) определит давление и производительность этого вентилятора при работе в данной сети.

 

 

расчетная характеристика вентилятора

3 1 фактическая характеристика

Р вентилятора

 

 

^{3 1 2}

 

₂> ₁ – запас расхода воздуха;

₃< ₁ – запас нет.

Потребительская мощность на валу электродвигателя (N, кВт) определяется по формуле:

, (9.4)

где

КПД;

КПД передачи;

Р – сопротивление сети (напор вентилятора), Па;

Q – расход воздуха, м³/с;

КПД передачи (при непроизводственной насадки на вал электродвигателя ), при соединении колеса с валом электродвигателя с муфтой ; при клиноременной передаче ).

Установочная мощность

N,кВт	<0,5	0,5-1	1-2	2-5	>5
Кз	1,5	1,3	1,2	1,15	1,1

 

, (9.5 )

где к - коэффициент запаса.

Если не достаточно мощности вентилятора их устанавливают параллельно, количество зависит от их мощности.

 

 

^{1 2} характеристика 2

параллельных вентиляторов

 

 

^{1 2}

характеристика 1-го вентилятора

Последовательное соединение необходимо, если у вентилятора не хватает напора давления.

Рабочая точка (1) – характеристика двух последовательно установленных вентиляторов.

 

Р^н Р^{2 р.т. (1)}

 

Р¹

Р¹

 

 

_{1 2}

Контрольные вопросы к главе 9

1. Для чего предназначен вентилятор?

2. Классификация вентиляторов.

3. Перечислите основные элементы радиальных вентиляторов.

4. Классификация вентиляторов в зависимости от направления вращения колеса.

5. Перечислите способы соединения радиальных вентиляторов с двигателем.

6. Что такое дымосос?

7. Что такое аэродинамическая характеристика вентилятора?

8. По каким параметрам подбирается вентилятор?

9. Как определить мощность на валу электродвигателя?

10. Когда вентиляторы устанавливают параллельно, а когда последовательно?