Методичка к Практич занят
.pdf
– по гидросмеси, VГ, м3/ч:
VГ = V |
, |
(8.2) |
s |
|
|
где s – объёмная концентрация гидросмеси, принимается при транспортировании кусковых грузов s = 0,2…0,25; при транспортировании тон-
кодисперсных грузов – s = 0,25…0,5;
– по воде, VЖ, м3/ч:
VЖ =VГ −V . |
(8.3) |
Плотность гидросмеси (пульпы), ρП , т/м3:
ρП = |
ρЖ VЖ + ρГ V |
,. |
(8.4) |
|
VЖ +V |
||||
|
|
|
где ρЖ – плотность воды, ρЖ = 1 т/м3.
8.3. Выбор диаметра трубопровода
Предварительный диаметр трубопровода принимается на основании опытных данных. Трубопроводы гидротранспортных систем малых диаметров выполняют из стальных бесшовных труб по ГОСТ 8732-78. Рекомендуемые условные диаметры трубопроводов, D, мм: 150, 175,
200, 250, 300, 350, 400.
Для кусковых грузов минимальный диаметр трубы должен удовлетворять условию:
D ≥ 3∙amax
8.4. Определение скорости движения гидросмеси
При транспортировании тонкодисперсных грузов критическую скорость, Uкр, м/с, определяют по формуле:
Uкр = n |
a g D |
. |
(8.5) |
40
где n = 1…1.5 – опытный коэффициент, учитывающий влияние степени перемешивания смеси;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
a – соотношение плотностей частиц груза и несущей среды:
a = |
ρГ − ρЖ |
. |
(8.6) |
|
|||
|
ρЖ |
|
|
При транспортировании кусковых грузов (больше 2 мм) критическую скорость, Uкр, м/с, определяют по формуле:
Uкр =С1 |
fb a g s D |
, |
(8.7) |
где С1 = 8,5...9,5 – эмпирический коэффициент;
fb – коэффициент трения груза о стенки трубы (см. табл. 8.2);
Т а б л и ц а 8.2
Значения обобщённого коэффициента трения fb
Груз |
Куски с кромками |
||
острыми |
округлёнными |
||
|
|||
Каменный уголь |
0,2-0,3 |
0,15-0,25 |
|
Антрацит |
0,15 |
0,1 |
|
Песчаник |
0,5-0,55 |
0,45-0,5 |
|
Известняк |
0,4-0,45 |
0,35-0,4 |
|
Сланец |
0,35-0,4 |
0,3-0,35 |
|
Гравий |
- |
0,35-0,4 |
|
Руда |
0,65-0,75 |
0,6 |
|
Скорость движения гидросмеси U в трубопроводе, для выбранного диаметра трубы D, должна быть больше критической скорости Uкр, т.е.
U = |
4 VГ |
>Uкр . |
(8.8) |
||
3600 |
π D2 |
||||
|
|
|
|||
41
8.5. Определение полного напора
Удельные потери напора, Pуд, (м вод. ст. на 1 м) при движении гидросмеси (пульпы):
Руд = k1 ∙ Р0 (1 + a ∙ s), |
(8.9) |
где k1 = 1,1…1,15 – коэффициент, учитывающий степень перемешивания гидросмеси;
Р0 – удельные потери напора при движении чистой воды со скоростью, равной скорости гидросмеси, м вод. ст. на 1 м длины трубы:
P |
= |
λ U 2 |
ρ |
Ж , |
(8.10) |
0 |
|
D g |
|
|
|
|
|
|
|
||
где λ – коэффициент гидравлических сопротивлений, для гладких труб
λ = 0,012;
Потеря давления гидросмеси, Рв, мвод. ст., на вертикальном участке:
|
РВ = НВ∙ρП. |
|
(8.11) |
|||
Потеря давления гидросмеси, РМ, м вод. ст., от местных сопротив- |
||||||
лений: |
|
|
|
|
|
|
РМ = (0,05…0,1)∙Руд∙L. |
(8.12) |
|||||
Полный расчетный напор, Рp, м вод. ст.: |
|
|||||
Рр = Руд ∙ L + РВ + РМ. |
(8.13) |
|||||
8.6. Расчет мощности приводного двигателя |
||||||
Мощность приводного двигателя, N, кВт, насосного агрегата: |
||||||
N = Kз |
|
Рp VГ ρП |
, |
(8.14) |
||
367 |
η |
|||||
|
|
|
||||
где Кз – коэффициент запаса, принимается Кз |
= 1,1…1,2; |
|||||
η = 0,7…0,9 – КПД насосного агрегата. |
|
|
||||
42
ЗАНЯТИЕ 9
РАСЧЕТ ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ УСТАНОВКИ
Цель занятия – определение плотности аэросмеси и скорости её движения в трубопроводе, расчет конструктивных параметров пневмотранспортной установки.
9.1. Исходные данные
Исходные данные по вариантам приведены в табл. 9.1.
|
Варианты заданий |
|
Т а б л и ц а 9.1 |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Транспортир. груз |
Q, т/ч |
amax, |
L, м |
|
Н, м |
|
вар. |
мм |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
Антрацитовый штыб |
50 |
6 |
100 |
|
15 |
|
2 |
Угольная пыль |
60 |
0,09 |
50 |
|
16 |
|
3 |
Цемент |
65 |
0,05 |
60 |
|
17 |
|
4 |
Пшеница |
45 |
5 |
70 |
|
18 |
|
5 |
Рожь |
40 |
3 |
80 |
|
19 |
|
6 |
Апатитов. концентр. |
35 |
0,1 |
90 |
|
10 |
|
7 |
Зола |
30 |
0,08 |
110 |
|
11 |
|
8 |
Мука |
45 |
0,04 |
120 |
|
12 |
|
9 |
Антрацитовый штыб |
60 |
5 |
50 |
|
6 |
|
10 |
Угольная пыль |
55 |
0,1 |
60 |
|
7 |
|
11 |
Цемент |
25 |
0,04 |
70 |
|
8 |
|
12 |
Пшеница |
50 |
4 |
90 |
|
9 |
|
13 |
Рожь |
55 |
5 |
100 |
|
10 |
|
14 |
Апатитов. концентр. |
40 |
0,15 |
120 |
|
11 |
|
15 |
Зола |
45 |
0,07 |
130 |
|
12 |
|
16 |
Мука |
50 |
0,045 |
140 |
|
13 |
|
17 |
Антрацитовый штыб |
35 |
6 |
150 |
|
14 |
|
18 |
Угольная пыль |
40 |
0,08 |
160 |
|
15 |
|
19 |
Цемент |
50 |
0,04 |
170 |
|
16 |
|
20 |
Пшеница |
30 |
5 |
180 |
|
5 |
|
21 |
Рожь |
35 |
5 |
190 |
|
6 |
|
21 |
Апатитов. концентр. |
60 |
0,2 |
200 |
|
7 |
|
22 |
Зола |
35 |
0,075 |
210 |
|
8 |
|
23 |
Мука |
40 |
0,035 |
220 |
|
9 |
|
24 |
Пшеница |
25 |
3 |
150 |
|
11 |
|
25 |
Угольная пыль |
30 |
0,1 |
100 |
|
12 |
|
26 |
Цемент |
40 |
0,03 |
120 |
|
13 |
|
27 |
Мука |
45 |
0,04 |
170 |
|
14 |
|
43
Обозначения в табл. 9.1:
Q – массовая производительность установки, т/ч; amax – максимальный размер куска насыпного груза, м;
L – протяжённость горизонтальных участков трубопровода, м; H – высота вертикальных участков, м.
Схема пневмотранспортной установки приведена на рис. 9.1.
Рис. 9.1. Схема пневмотранспортной установки:
1 – питатель; 2 – трубопровод; 3 – двухходовой переключатель; 4 – фильтры; 5 – бункер; 6 – шлюзовой затвор
9.2. Определение производительности пневмотранспортной установки
Производительность установки по воздуху, Qв, кг/с:
Q = |
Q |
, |
(9.1) |
|
3,6 µ |
||||
в |
|
|
где µ – массовая концентрация аэросмеси, в нагнетательных системах различного давления µ = 8…25 кг/кг.
44
Объемная производительность по воздуху, Vв, м3/с:
Vв = |
Q |
, |
(9.2) |
3,6 µ ρв |
где ρв – плотность воздуха, ρв = 1,2 кг/м3. |
|
|
||||||
|
Объёмная производительность по твёрдому материалу, Vг, м3/ч: |
|||||||
|
|
V = |
Q |
. |
|
(9.3) |
||
|
|
|
||||||
|
|
г |
ρ |
г |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
где ρг – плотность груза, т/м3 (табл. 9.2). |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9.2 |
|
|
Скорости транспортирования некоторых насыпных грузов |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Материал |
Плотность, ρг, |
|
Скорость |
||||
|
т/м3 |
|
|
|
транспортирования, м/с |
|
||
|
Антрацитовый штыб |
1,3…1,4 |
|
|
|
25…45 |
|
|
|
Угольная пыль |
1,3…1,5 |
|
|
|
8…20 |
|
|
|
Цемент |
2,6…3,2 |
|
|
|
9…36 |
|
|
|
Пшеница |
1,4…1,5 |
|
|
|
23…26 |
|
|
|
Рожь |
1,45…1,55 |
|
23…26 |
|
|||
|
Апатитов. концентр. |
3,2…3,25 |
|
10…35 |
|
|||
|
Зола |
2,1…3,0 |
|
|
|
25…45 |
|
|
|
Мука |
1,2…1,4 |
|
|
|
16…25 |
|
|
|
Объёмная производительность пневмоустановки, V, м3/ч: |
|||||||
|
|
V = Vв · 3600 + Vг. |
(9.4) |
|||||
9.3. Определение диаметра трубопровода
искорости движения аэросмеси
Взависимости от транспортируемого материала, скорость движения аэросмеси, U, м/с предварительно принимается по рекомендациям табл. 9.2.
Диаметр трубопровода определяется из условия, D, м:
D ≤ |
4 V |
|
3600 π U . |
(9.5) |
45
Рассчитанный диаметр трубопровода D округляют до значения кратного 0,01 м.
Критическая скорость движения аэросмеси, Uкр, м/с, определяется по формуле:
Uкр = n2 |
µ a g D |
. |
(9.6) |
где n2 – опытная константа, n2 = 0,1 – для пылевидных грузов, n2 = 0,3 – для зернистых грузов;
a – соотношение плотностей частиц груза и несущей среды:
a = |
ρг − ρв |
. |
(9.7) |
|
|||
|
ρв |
|
|
Для нормальной работы установки скорость движения аэросмеси U в трубопроводе должна быть больше критической скорости Uкр, т.е.
U > Uкр. |
(9.8) |
В противном случае необходимо увеличить скорость транспортирования, уточнить диаметр трубопровода и произвести повторный расчет.
9.4. Определение потерь давления в пневмосистеме
Потери давления в трубопроводе с эквивалентной длиной LПР, учитывающей прямолинейные участки, закругления и двухходовые затворы, РН, МПа:
Р |
Н |
= Р (1+ n µ a g |
D |
) , |
(9.9) |
||
|
|||||||
|
0 |
3 |
U 2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
где Р0 – потери давления в том же трубопроводе при движении чистого воздуха (изотермическое движение воздуха при перепадах давления более 0,1 МПа):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q2 |
R T λ L |
ПР |
|
Р2 |
|
|
|
||
Р = 0,1 |
в |
|
+ |
к |
|
−1 |
, |
(9.10) |
|||
|
|
|
10−2 |
||||||||
0 |
|
F 2 g D 108 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
46
где R = 29,3 – универсальная газовая постоянная;
T = 290 К – абсолютная температура окружающей среды; λ – коэффициент сопротивления, λ = 0,016…0,02;
F – поперечное сечение трубопровода, м2:
|
F = |
π D2 |
; |
|
(9.11) |
|
4 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Рк – давление в конце трубопровода, Рк |
= 0,105 МПа; |
|
|||
n3 |
= 0,1…0,075 – опытная константа (для грузов большой плотности |
||||
принимают меньшие значения); |
|
|
|
|
|
|
LПР = L + H + LЭК + LЗ , |
(9.12) |
|||
где LЭК – длина эквивалентная коленам. Данная длина определяется в зависимости от угла поворота каждого колена и вида насыпных грузов.
Таким образом, для угла поворота в 90 при заданном радиусе закругления, м, для заданного материала одно колено будет эквивалентно Lk, м, трубопровода (см. табл. 9.3). Согласно схемы (рис. 9.1) установка имеет 3 колена и следовательно:
|
LЭК = 3∙Lk . |
|
|
|
(9.13) |
||
|
|
|
Т а б л и ц а 9.3 |
||||
Длины трубопроводов эквивалентных коленам |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид насыпного груза |
Значения LК, м, при соотношении |
RK |
D |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
6 |
10 |
|
20 |
|
|
Пылевидный |
4 – 8 |
5 – 10 |
6 – 10 |
|
8 – 10 |
|
|
Зернистый однородный |
- |
8 – 10 |
12 – 16 |
|
16 – 20 |
|
|
Мелкокусковой |
- |
- |
28 – 35 |
|
33 – 45 |
|
|
Крупнокусковой |
- |
- |
60 – 80 |
|
70 – 90 |
|
|
LЗ – длина эквивалентная двухходовым затворам. Один двухходовой переключатель принимают эквивалентным трубопроводу длиной 8 м. Отсюда:
LЗ = 2∙8 = 16 м.
Динамические потери на разгон груза, РД, МПа:
P = 0,1 |
|
U 2 |
ρ |
|
(1 |
+ β µ) |
1 |
, |
(9.14) |
|
2 |
g |
|
104 |
|||||||
Д |
|
|
в |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
где β = 0,35…0,85 – показатель относительной скорости движения частиц; для пылевидных материалов β= 0,6…085.
Потери давления в коротких вертикальных трубопроводах, РВ, МПа:
PВ = 0,1 (1+µ) ρв · H · 10-4. |
(9.15) |
Потери давления в загрузочном устройстве, РЗ, МПа эквивалентны длине отрезка, имеющего закругление на 90 . В питателях без дозир у- ющего устройства они равны 0,02…0,03 МПа.
Суммарные потери давления в пневмосистеме, Р, МПа:
Р = РН + РД + РВ + РЗ. |
(9.16) |
9.5. Расчет мощности приводного двигателя
Расход воздуха на выходе из воздуходувной машины, Vм, м3/c:
Vм = (1,1…1,15)∙Vв. |
(9.17) |
||
Мощность двигателя воздуходувной машины, N, кВт: |
|
||
N = |
k A Vм |
. |
(9.18) |
|
|||
|
1000 η |
|
|
где k = 1,1 – коэффициент запаса;
η = 0,65…0,85 – КПД воздуходувной машины.
А – работа воздуходувной машины, отнесенная к 1 м3 засасываемого воздуха при изотермическом сжатии Н·м/м3:
A = 230300 lg |
Р + Pа |
, |
(9.19) |
Ра
где Ра – атмосферное давление, Ра = 0,1 МПа.
48
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Т а б л и ц а 1 Физико-механические характеристики насыпных грузов
Наименование груза |
|
Угол естественного откоса, φ, град |
град |
Коэффициент |
||
3 |
трения |
|||||
|
, |
|||||
|
д |
|||||
Насыпная масса, γ, тм/ |
Уголоткосав движениина ленте, φ |
|
|
|||
по |
по |
|||||
стали |
резине |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Антрацит сухой |
0,8..0,95 |
45 |
10 |
0,84 |
0,9 |
|
Агломерат |
1,7..2,0 |
45 |
15 |
0,8..1,0 |
0,9 |
|
железной руды |
||||||
|
|
|
|
|
||
Апатит порош- |
1,6..1,7 |
30..40 |
15 |
0,5..0,6 |
0,6..0,7 |
|
кообразный |
||||||
|
|
|
|
|
||
Гипс |
1,2..1,4 |
40 |
14 |
0,6..0,8 |
0,7..0,8 |
|
мелкокусковой |
||||||
|
|
|
|
|
||
Глина сухая, |
1,0..1,5 |
50 |
15 |
0,75 |
0,9 |
|
мелкокусковая |
||||||
|
|
|
|
|
||
Гравий рядовой |
1,5..2,0 |
30..45 |
15 |
0,8 |
0,85 |
|
Глинозем |
0,9..1,1 |
30..40 |
15 |
0,4..0,5 |
0,4.0,5 |
|
порошкообразный |
||||||
Земля грунтовая, |
1,1..1,6 |
30..45 |
15 |
0,8 |
0,9 |
|
сухая |
||||||
|
|
|
|
|
||
Земля |
0,8..1,3 |
30..45 |
20 |
0,46..0,71 |
0,46..0,61 |
|
формовочная |
||||||
|
|
|
|
|
||
Зола сухая |
0,4..0,9 |
40..50 |
15 |
0,6..0,85 |
0,75 |
|
Известняк |
1,2..2,0 |
40..45 |
15 |
0,5..1,0 |
0,6..1,0 |
|
Кокс |
0,4..0,5 |
35..50 |
15 |
0,4..0,5 |
0,5..0,6 |
|
Мука |
0,4..0,7 |
50..55 |
16 |
0,65 |
0,85 |
|
Опилки |
0,16..0,32 |
40 |
15 |
0,3..0,5 |
0,5..0,6 |
|
древесины |
||||||
|
|
|
|
|
||
Песок сухой |
1,2..1,9 |
35..45 |
10..15 |
0,3..0,8 |
0,4..0,5 |
|
Пшеница |
0,65..0,83 |
25..35 |
10 |
0,35..0,65 |
0,4..0,5 |
|
Руда железная |
2,1..3,5 |
30..50 |
15 |
0,6..0,8 |
0,7..0,9 |
|
Соль поваренная |
1,5..1,8 |
40..45 |
15 |
0,5..0,6 |
0,6..0,7 |
|
Уголь каменный |
0,7..0,9 |
30..45 |
12 |
0,42 |
0,57 |
|
Цемент |
0,9..1,6 |
30..40 |
10 |
0,3..0,6 |
0,6..0,7 |
|
Шлак |
0,6..1,0 |
40..50 |
15 |
0,4..1,2 |
0,45..0,65 |
|
Щебень сухой |
1,3…2,0 |
35..45 |
15 |
0,4..0,6 |
0,5..0,7 |
|
49