Общая характеристика пневмотранспорта

1. Пневмотранспорт – это перемещение сыпучего материала в потоке сжатого воздуха, который движется по трубопроводу вследствие разности давлений в начале и в конце его, создаваемого нагнетательными или вакуумными насосами.

Наибольшее распространение пневмотранспорт нашёл в следующих отраслях промышленности: строительной, химической, цементной, алюминиевой, пищевой, лесобумажной и др.

Пневмотранспорт используется, в основном, для внутренних перевозок (межцеховых и внутрицеховых) и очень редко – для внешнего транспорта.

Основными грузами, успешно перемещаемыми пневматическим способом, являются сухие порошкообразные и мелкокусковые материалы: цемент, зерно, стружка, опилки, хлопок, колошниковая пыль, мелкокусковая руда или порода, инертная пыль, зола, шлаки, фрезерный торф и другие им подобные материалы.

Производительность пневмотранспортных установок, как правило, ниже 100 т/ч, хотя известны установки производительностью до 700 т/ч.

Дальность транспортируемых материалов обычно в пределах 300…400 м и редко более 2 км.

Давление сжатого воздуха в трубопроводе достигает 0,8 МПа (8 атм).

Скорость перемещения аэросмеси составляет 15…30 м/с и более.

Диаметр трубопровода колеблется в пределах 70…200 мм.

Большой вклад в разработку теоретических основ движения двухфазных пылевоздушных потоков (аэросмесей) и других проблем пневматического транспорта внесли советские учёные:Спиваковский А.О., Калинушкин М.П., Смолдырев А.Е., Круглов А.Н., Успенский В.А. и другие.

Хотя проведено значительное число работ в области пневмотранспорта, его расчёт и проектирование ещё нельзя базировать на точных научных данных. Большинство расчётных формул носят эмпирический характер и имеют ограниченную область применения. Это объясняется сложностью физических явлений, происходящих при перемещении груза пневмотранспортом, смысл которых до сих пор до конца не выяснен.

Из зарубежных стран ведущее место в области пневмотранспорта принадлежит США, ФРГ и Англии.

Характеристика и свойства сыпучих материалов для пневмотранспорта

В существующих установках пневмотранспорта, как правило, перемещаются грузы сыпучие, с ограниченной влажностью, малоабразивные, нелипкие, несцепляющиеся, с крупностью частиц до 80 мм, имеющие температуру не выше 500⁰ С.

Сыпучие материалы, подлежащие пневмотранспортированию, имеют следующие характеристики и свойства:

- кусковатость материала; - гигроскопичность;

- плотность материала; - абразивность;

- скорость витания; - хрупкость;

- аэрируемость; - взрывоопасность.

- влажность

Кусковатость частиц (гранулометрический состав) сыпучего материала – количественное распределение его частиц по крупности.

Наиболее успешно перемещаются сыпучие порошкообразные материалы с размером частиц до 3…4 мм. Известны случаи, когда перемещались частицы до 80 мм. Для надёжного транспортирования максимальный размер куска не должен превышать 0,3…0,4 диаметра трубы, т.е. .

Плотность материала, т.е. масса единицы его объёма, т/м³ . Чем больше плотность материала, тем необходимее иметь большую скорость для устойчивого перемещения аэросмеси. Повышение же скорости движения материала увеличивает потери на трение, т.е. делает установку менее экономичной и может вызвать разрушение частиц материала.

Скорость витания - - скорость восходящего потока воздуха,

при которой все частицы материала

уравновешиваются подъёмной силой

воздуха, т.е.,

где G - вес частицы, Н; Р_п – подъём-

ная сила частицы, Н.

Рис. 101. Схема сил, действующих

на частицу материала

Аэрируемость – это способность слоя сыпучего материала переходить при соответствующих скоростях потока воздуха в подвижное состояние. Процесс воздействия восходящего потока воздуха, пронизывающего слой материала, называют аэрированием. Многие сыпучие материалы при этом приобретают свойства текучести и могут двигаться по слегка наклонной поверхности, выжиматься из сосуда, вытекать из отверстия. При этом говорят, что слой сыпучего материала находится в псевдосжиженном состоянии, то есть имеет высокую степень подвижности (флюидизация).

При выборе параметров пневмотранспортной установки необходимо исходить из возможности флюидизации сыпучего материала.

Влажность сыпучего материала – это отношение количества влаги, находящейся в материале (G_в), к массе этого же количества материала в сухом виде, то есть

,

где G_м – масса материала до просушивания, кг; G_с - масса материала того же количества после просушивания

при t = 105⁰ С.

Влажность отрицательно сказывается на аэрируемость сыпучего материала. С увеличением влажности уменьшается сыпучесть материала, увеличивается количество зависаний в бункерах, силосах и других аппаратах.

Гигроскопичность – способность сыпучего материала интенсивно поглощать влагу из окружающей среды (сода, соль и другие им подобные материалы). Гигроскопичные материалы не являются предпочтительными для пневмотранспорта.

Абразивность сыпучих материалов – способность сыпучего материала истирать трубы и другое оборудование пневмотранспортных установок.

Хрупкость – способность сыпучего материала подвергаться дроблению в процессе перемещения в потоке сжатого воздуха, в процессе загрузки и выгрузки. Уменьшения разрушения частиц можно достичь путём подбора соответствующего оборудования и уменьшения скорости движения аэросмеси. В некоторых случаях измельчение материала может быть полезным.

Взрывоопасность – способность сыпучего материала к взрыву при определённых концентрациях с воздухом. Сюда относятся: алюминиевый порошок, опилки, угольная пыль, крахмал, полиэтилен и другие материалы. При движении частиц материала в трубах на их стенках образуются электростатические заряды, которые могут быть одной из причин взрыва. Для возможности транспортирования взрывоопасных материалов необходимо принимать специальные меры защиты от взрыва. Для этого в качестве рабочей среды используют инертный газ, осуществляют заземление трубопровода, применяют взрывобезопасное оборудование и другие меры.

Наряду с перечисленными характеристиками сыпучие материалы характеризуются сыпучестью, липкостью, слёживаемостью. Эти свойства материала были рассмотрены в начале курса.

Рассмотренные характеристики и свойства сыпучих материалов позволяют судить о возможности и целесообразности применения пневмотранспорта.