10044
.pdf
|
6 |
1,4 0,2 0,09 1,69 |
|
|
Потери давления в воздуховоде на участке 6 равны:
.
P |
1,519 1,69 200,84 |
в6 |
|
Потери давления в местном отсосе на участке
644,50 Па.
6 равны (73):
|
|
1,21 18,2 |
2 |
P |
1 |
|
|
|
|
||
отс.6 |
|
2 |
|
|
|
|
Потери давления на участке 6:
200,40
Па.
P 6 644,50 200,40 844,90 Па. уч
Результаты расчета участка записываются в расчетную таблицу.
Аналогичным образом рассчитываются остальные участки. В случае под-
соединения патрубка с большей площадью сечения к патрубку с меньшей пло-
щадью сечения может потребоваться установка конфузора.
Коэффициент сопротивления конфузора определяем по приложению 10
из соотношения его длины l и диаметра d. При расчетах принимается угол рас-
крытия конфузора α, соответствующий наименьшему гидравлическому сопро-
тивлению (обычно α = 10°).
3.3.2. Увязка сопротивлений участков
Система пневмотранспорта функционирует исправно, если потери давле-
ния на каждом из участков отличаются не более чем на 10 % от наибольшего значения сопротивления Руч. В противном случае воздух будет отводиться пре-
имущественно с участка с меньшим сопротивлением. Для проверки работоспо-
собности системы в целом рассчитываются неувязки в сети по ответвлениям и,
если необходимо, увеличивается количество отводимого воздуха или изменяет-
ся диаметр воздуховода.
В рассматриваемом примере сопротивления соотносятся с самым боль-
шим значением Руч на участке 6. Неувязка участка 1 составляет:
844,90 669,15 100 20,8 % 10 % . 844,90
119
Возникает необходимость увеличения потерь давления на участке 1. Для этого увеличивается количество отводимого с участка воздуха. В результате увеличения количества отводимого воздуха скорость в воздуховоде также уве-
личивается. Однако следует учитывать, что: скорость в воздуховоде не может быть повышена более чем на 25 % от первоначального значения; скорость воз-
духа в местном отсосе не может быть меньше нового значения скорости в воз-
духоводе. В случае, если увеличение объемного расхода в указанных пределах не обеспечило необходимого сопротивления, потери давления можно увели-
чить, установив в воздуховоде специальную конусную диафрагму.
Увязка сопротивлений на участке 1:
Увеличивается скорость в воздуховоде на 25 %: ω1 = 1,25∙17 = 21,25 м/с.
Тогда объем перемещаемого воздуха на участке равен:
L |
|
|
d |
|
|||
1 |
1 |
|
4 |
|
|
|
2 1
|
3,14 0,140 |
2 |
3600 |
|
21,25 |
|
1177 |
||
4 |
|
|
||
|
|
|
|
м3/ч = 0,327 м3/с.
Пересчитывается динамический напор на участке 1:
Pд1 1,21 21,252 273,20 Па. 2
По справочным данным приложения 6 при скорости в воздуховоде 21,25
м/с, λ/d = 0,141. Приведенный коэффициент трения рассчитывается по формуле
(5) и для воздуховода на участке 1 составляет:
тр1 0,141 4 0,564 .
Потери давления на участке без учета потерь на сопротивление отсоса:
Pв1 0,564 1,21 273,20 484,66 Па.
Новая скорость воздуха в местном отсосе составляет 21,25 м/с. Тогда со-
противление местного отсоса равно:
|
|
1,21 21,25 |
2 |
P |
1,2 |
|
|
|
|
||
отс.1 |
|
2 |
|
|
|
|
327,83
Па.
Потери давления на участке 1 составляют:
Pуч1 484,66 327,83 812,49 Па.
120
После изменения количества отводимого воздуха неувязка составляет:
844,90 812,49 |
100 |
3,84% |
|
844,90 |
|||
|
|
10%
,
Сопротивления участков 1 и 6 можно считать увязанными. Если после изменения количества отводимого воздуха неувязка все еще превышает 10 %,
возникает необходимость установки диафрагмы. Подбор диафрагмы сводится к нахождению ее диаметра по формуле:
d |
|
1,1d |
|
|
1 |
|
|
д |
|
max |
|
|
|||
|
1 |
(P |
P |
) / P |
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
уч |
|
уч |
д |
, м.
где d – диаметр воздуховода на рассматриваемом участке, м;
P max уч
– наибольшее
из рассчитанных значений сопротивлений участков (в рассматриваемом приме-
ре сопротивление участка 6), Па; Pуч – потери давления на рассматриваемом участке, Па; Pд – динамическое давление на рассматриваемом участке, Па
При подборе диафрагмы необходимо учитывать, что диаметр диафрагмы не должен быть меньше определенной величины во избежание забивания воз-
духовода. Минимально возможное значение диаметра диафрагмы определяется по формуле: dд > 0,7d.
Пересчет массовой концентрации. В связи с изменившимся объемным расходом отсасываемого воздуха на участке 1 необходимо уточнить массовую концентрацию перемещаемой смеси М:
|
1177 1272 1350 1000 1000 513 6312 |
L |
м3/ч.
Массовая концентрация отходов в системе аспирации равна:
M |
103,81 |
0,014 |
||
6312 |
1,21 |
|||
|
|
кг/кг.
За общие потери давления в сети до коллектора принимается наибольшее из сопротивлений участков. В рассматриваемом примере – сопротивление участка 6. М = 0,014 > 0,01, поэтому производится перерасчет общих потерь давления с учетом массовой концентрации по формуле (57):
Pn 1,1 Pуч6 1 КМ 1,1 844,90 1 1,4 0,014 947,61 Па.
121
3.3.3. Расчет потерь давления в коллекторе
По формулам (53), (56) и (58) рассчитываются потери давления на входе в коллектор и на выходе из него. Коэффициенты местного сопротивления на вхо-
де и выходе из выбранного коллектора приведены в таблице 104.
При расчете потерь давления на входе расход воздуха принимается по ис-
ходным данным для участка 3.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 104 |
|
|
|
|
Потери давления в коллекторе |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр |
Расход |
|
Скорость |
Динамическое |
Коэффициент |
Потери |
|
|
воздуха, L |
|
воздуха в |
местного |
||||
Участок |
патрубка, |
|
давление, Рд, |
давления, |
||||
м3/ч |
м3/ч |
|
патрубке, |
сопротивления |
||||
|
Dk,м |
|
Па |
Р Па |
||||
|
|
|
|
|
ω, м/с |
|
ζвх(вых) |
|
|
|
|
|
На входе в коллектор |
|
|
||
3 |
0,180 |
1350 |
0,375 |
|
14,74 |
131,45 |
0,445 |
58,50 |
|
|
|
На выходе из коллектора |
|
|
|||
7 |
0,375 |
6312 |
1,753 |
|
15,88 |
152,57 |
0,445 |
67,89 |
Общие потери давления в коллекторе:
Pкол
P |
P |
вх |
вых |
58,50 67,89 126,39
Па.
Таким образом, сопротивление сети аспирации (от местного отсоса до коллектора включительно) в рассмотренном примере:
P Pn
Pкол
947,61 126,39 1074,00
Па.
3.3.4. Расчет пылеулавливающего аппарата
Для очистки выбросов от опилок и стружки подходит одиночный циклон типа К (Клайпедского ОЭКДМ). Расчет сводится к нахождению гидравлическо-
го сопротивления аппарата и проверке эффективности очистки, которая должна быть выше требуемой.
Исходные данные для расчета.
Количество очищаемого воздуха L Σ = 6312 м 3/ч. Характеристика пыли
(прил. 2): dm = 55 мкм; σч = 2,50; ρч = 1250 кг/м3. Температура очищаемого воз-
духа t = 20 °С. Требуемая степень очистки nтр = 98,5 %.
122
Определение конструктивно-технологической характеристики цик-
лона. По справочным данным оптимальная скорость воздуха в циклоне К со-
ставляет 1,1 м/с. Необходимая площадь сечения циклона равна (59):
F 1,753 1,59 м2. 1,1 1
Диаметр циклона рассчитывается по формуле (60):
D |
|
4 1,59 |
|
1,42 |
м. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
По справочным данным (приложение 12) из типоразмерного ряда цикло-
нов ОЭКДМ ближайший меньший диаметр у аппарата марки К-14 (Dц = 1400
мм). Действительная скорость воздуха в циклоне равна (61):
|
|
|
4 1,753 |
1,14 |
||
ц |
1 1,4 |
2 |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
м/с.
Действительная скорость отличается от оптимальной на величину:
1,14 1,1 /1,14 100 3,5
%.
Определение гидравлического сопротивления циклона. По приложе-
нию 12 коэффициент гидравлического сопротивления циклона К составляет
1300. Гидравлическое сопротивление циклона определяется по формуле (62):
P 1300 |
1,21 1,14 |
2 |
1022,14 Па. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
ц |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет степени очистки в циклоне. По справочным данным (прил. 12) |
||||||
циклон К характеризуется следующими параметрами: |
Т |
= 3,1 мкм; |
lg = |
|||
d50 |
0,25. Динамическая вязкость при температуре очищаемого воздуха 20 °С в со-
ответствии с формулой (67) составляет:
|
|
273 124 |
|
293 |
|
3 / 2 |
|
|
17,3 10 |
6 |
18,3 10 |
6 |
Па·с. |
||||
|
(273 20) 124 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
273 |
|
|
|
|
Величина d50 при рабочих условиях вычисляется по формуле (66). Стан-
дартные условия для пересчета приведены в приложении 12.
123
|
|
|
1,4 1930 |
18,3 10 |
6 |
1,1 |
|
|||
d |
|
3,1 |
|
5,25 |
||||||
50 |
0,6 1250 |
22,2 10 |
6 |
1,14 |
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
мкм.
Вспомогательный аргумент х вычисляется по формуле (65):
lg 55 / 5,25
x
0,252 lg2 2,50
2,17
.
Интеграл вероятности при рассчитанном значении х определяется по приложению 13:
Ф 2,17 |
98,6% |
|
тр |
98,5%
.
Требуемая степень очистки выбранным циклоном обеспечивается.
3.3.5. Расчет соединительных воздуховодов
На этом этапе расчета необходимо рассчитать соединительные воздухо-
воды после коллектора – участки 7 и 8 (прил. 1 и 3). Результаты предваритель-
ного расчета участков 7 и 8 представлены в таблице 3. Сумма коэффициентов местных сопротивлений определяется приближенно без учета подсоединения вентилятора и уточняется после его выбора. Диаметры участков 7 и 8 равны. Из стандартного ряда диаметров принимается ближайший к диаметру выходного патрубка коллектора диаметр, т.е. d7,8 = 355 мм. На участки 7 и 8 поступает весь объем воздуха, выходящий из коллектора. Скорость воздуха на участках:
|
|
|
4 1,753 |
17,72 м/с. |
|
7,8 |
0,355 2 |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
Приведенный коэффициент трения суммарно для участков 7 и 8 опреде-
ляется по формуле (55):
ζ тр
0,045
3 5
0,36
.
Расчет коэффициентов местных сопротивлений на участках 7 и 8.
Подсоединение коллектора к участку 7.
Диаметр воздуховода (d7 = 355 мм) меньше диаметра выходного патрубка коллектора (Dк = 375 мм). При переходе с большего сечения на меньшее уста-
навливается конфузор (прил. 10).
124
Находим длину конфузора:
d |
375 355 |
10 |
|
2 |
|||
|
|
мм.
При угле раскрытия α конфузора 10° его длина будет:
l |
10 |
114,3 мм. |
|
||
|
tg5 |
Находится соотношение длины и диаметра конфузора:
l d N
|
114,3 |
|
355 |
||
|
0,32
.
По справочным данным (прил. 10) подбирается ближайшее к расчетному значение l/dN. При l/dN = 0,15 и α = 10°, ζ0 = 0,039.
Значение ζ0 относится к скорости воздуха в меньшем сечении (d7 = 355
мм), т. Е. в воздуховоде рассматриваемого участка.
Четыре секционных отвода из звеньев круглого сечения по 90°.
По приложению 8 определяется коэффициент сопротивления отвода ζ при угле поворота 90°: ζ = 0,35 при R/d = 2, R = 2d7 = 2 ∙ 0,375 = 0,75 м. По-
скольку на участке четыре отвода по 90°, то ζ1-4 = 4∙0,35 = 1,4.
Подсоединение воздуховода к циклону. Поскольку входной патрубок цик-
лона имеет форму сечения, отличную от круга (прил. 12), для него находится эквивалентный диаметр:
d |
|
|
2 а б |
|
2 0,350 |
0,273 |
0,307 |
|
экв |
а б |
0,350 |
0,273 |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
, м.
В результате получаем, что d8 = 0,355 м > dэкв = 0,307 м, поэтому возника-
ет местное сопротивление «конфузор» (прил. 10).
Находится длина конфузора при угле раскрытия α = 10°:
d
l
355 |
307 |
24 |
мм; |
2 |
|
||
|
|
|
24 274,3 мм. tg5
Находится соотношение длины и диаметра конфузора:
125
l d N
274,3 307
0,89
.
По справочным данным (прил. 10) подбирается ближайшее к расчетному значение l/dN. При l/dN свыше 0,60 и α = 10° ζ0 = 0,01.
Значение ζ0 относится к скорости воздуха в меньшем сечении, т. Е. во входном патрубке циклона, поэтому выполняется его пересчет на скорость в воздуховоде на 8 участке по формуле (72):
|
|
0,355 |
|
2 |
|
|
|
|
|||
1 |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
0,307 |
|
|
|
|
|
|
0,013
.
Оценочная величина суммы коэффициентов местных сопротивлений для участков 7 и 8 0,039 1,4 0,013 1,452 1,45 .
Результаты предварительного расчета Рд и Руч на участках 7 и 8 приведе-
ны в таблице 105. Потери давления на участках 7 и 8 с учетом массовой кон-
центрации смеси и характера перемещаемого материала составляют:
Pn7,8 1,1 P 1 К М 1,1 343,85 1 1,4 0,014 385,65 Па.
Полные потери давления в сети, включающие в себя потери давления в
ответвлениях, коллекторе, участках после коллектора и циклоне, составляют:
|
PАС P Pn7,8 |
Pц |
1074 ,00 385,65 1022 ,14 2481,79 |
Па. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 105 |
|
|
Результаты предварительного расчета сети аспирации для участков 7 и 8 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Участок |
Минимальный |
м,lучасткаДлина |
|
|
мм,d,Диаметр |
|
мω,воздухаСкорость/с |
|
давлениеДинамическое, Р |
d/Коэффициент |
давпотерьКоэффициент- ζ,трениеналения |
|
коэффициентовСумма сопротивленийместных, ζ |
надавленияПотери Р,участке |
|
объем |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тр |
|
|
|
||
|
отводимого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, Па |
||
|
воздуха, L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Па |
|
|
|
|
уч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
м3/ч |
м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Предварительный расчет |
|
|
|
|
|||||
7,8 |
6312 |
1,753 |
8 |
|
|
355 |
|
7,72 |
|
189,97 |
0,045 |
0,36 |
|
1,45 |
343,85 |
|
|
|
|
|
|
|
Уточненный расчет |
|
|
|
|
|
|||
7 |
63,12 |
1,753 |
5 |
|
|
355 |
|
17,72 |
|
189,97 |
0,045 |
0,225 |
|
1,14 |
259,31 |
8 |
6312 |
1,753 |
3 |
|
|
355 |
|
17,72 |
|
189,97 |
0,045 |
0,135 |
|
0,40 |
101,63 |
|
|
|
|
|
|
|
126 |
|
|
|
|
|
|
3.3.6. Подбор вентилятора и электродвигателя
Для подбора вентилятора необходимо знать расход отводимого воздуха
Qтр и необходимый напор Pтр. Количество отводимого воздуха уточняется с учетом 15 % увеличения расхода за счет подсосов:
Qтр
6312 |
1,15 7258 ,8 |
м3/ч.
Необходимый напор, который должен создаваться вентилятором, для преодоления сопротивления сети составляет:
Pтр 2481,79 Па.
Вентилятор выбирается по номограммам приложения 14.
В данном расчете наиболее подходящими характеристиками обладает вентилятор ВРП-05-6,3 с наибольшим значением КПД. Его характеристики: ηв
= 0,53; n = 1810 об/мин. Рабочий расход воздуха Qр = 8500 м3 /ч, рабочий напор,
развиваемый вентилятором Pр = 2550 Па.
Как видно из номограммы, использовано клиноременное соединение вен-
тилятора с электродвигателем (таблица 5). Для выбора электродвигателя опре-
деляется требуемая мощность по формуле (71):
N тр |
|
8500 259,94 |
11,95 |
кВт. |
||||
|
|
|
|
|||||
3600 |
102 |
0,53 0,95 |
||||||
|
|
|
|
Рассчитанному значению удовлетворяет электродвигатель АИР160S4 с
установочной мощностью 15,0 кВт и частотой вращения вала 1500 об/мин, 6
виброизоляторов типа ДО42.
3.3.7. Уточнение сопротивлений соединительных воздуховодов
Необходимо рассмотреть подсоединение вентилятора в схеме аспирации.
Для вентилятора данного типа по таблице приложения 13 находится: диаметр входного патрубка – D1 = 443 мм; размеры патрубка со стороны нагнетания –
380×350 мм. Эквивалентный диаметр равен:
d экв |
2 380 350 |
364 |
мм. |
|
380 350 |
||||
|
|
|
||
|
127 |
|
|
Расчет участка 7. |
Подсоединение коллектора к участку 7 было рассчита- |
но ранее. При l/dN = 0,15 |
и α = 10°, ζ0 = 0,039. |
По приложению 8 определяются КМС трех секционных отводов из звень- |
|
ев круглого сечения при угле поворота 90° и R/d=2 (R = 0,75 м): |
|
|
1-3 3 0,35 1,05 . |
Рассчитывается присоединение воздуховода к вентилятору. Диаметр воз-
духовода (d7 = 355 мм) меньше диаметра всасывающего патрубка вентилятора
(D = 443 мм). Устанавливается диффузор. Соотношение площадей поперечных сечений воздуховода F0 и входного патрубка вентилятора F1:
F0 F1
0,355 |
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
0,443 |
|
|
0,64
.
По приложению 7 при F0/F1 = 0,6, ζ0 = 0,05. Значение ζ0 относится к ско-
рости воздуха в меньшем сечении (d7 = 355 мм), то есть. В воздуховоде рас-
сматриваемого участка. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σζ для участка 7 составляет:
0,039
1,05
0,05
1,14
.
Расчет участка 8.
Рассчитывается подсоединение вентилятора к воздуховоду. Диаметр воз-
духовода (d8 = 355 мм) меньше эквивалентного диаметра выходного патрубка вентилятора (dэкв = 365 мм). Устанавливается конфузор (прил. 10).
Длина конфузора при угле раскрытия α = 20°:
d |
|
365 355 |
|
|||
|
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
||
l |
5 |
28,4 |
||||
tg10 |
||||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
5 мм;
мм.
Находится соотношение длины и диаметра конфузора:
l |
|
28,4 |
0,08 . |
|
d N |
355 |
|||
|
|
По справочным данным (прил. 10) подбирается ближайшее к расчетному значение l/dN. При l/dN = 0,10 и α = 20°, ζ0 = 0,034.
128