10159

6 1,4 0,2 0,09 1,69.

Потери давления в воздуховоде на участке 6 равны:

Pв6 1,519 1,69 200,84 644,50 Па.

Потери давления в местном отсосе на участке 6 равны (73):

Потери давления на участке 6:

Pуч6 644,50 200,40 844,90 Па.

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:

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:

P 1,2 1,21 21,252 327,83 Па.

отс.1

2

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% 10%, 844,90

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:

где d – диаметр воздуховода на рассматриваемом участке, м; Pучmax – 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:

L 1177 1272 1350 1000 1000 513 6312 м3/ч.

Массовая концентрация отходов в системе аспирации равна:

За общие потери давления в сети до коллектора принимается наибольшее из сопротивлений участков. В рассматриваемом примере – сопротивление уча-

стка 6. М = 0,014 > 0,01, поэтому производится перерасчет общих потерь давле-

ния с учетом массовой концентрации по формуле (57):

Pn 1,1 Pуч6 1 КМ 1,1 844,901 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

Общие потери давления в коллекторе:

Pкол Pвх Pвых 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 ци-

клона. 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):

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 1,753ц 1 1,42 1,14 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):

Расчет степени очистки в циклоне. По справочным данным (прил. 12)

циклон К характеризуется следующими параметрами: d50Т = 3,1 мкм; lg = 0,25. Динамическая вязкость при температуре очищаемого воздуха 20 °С в со-

ответствии с формулой (67) составляет:

Величина d50 при рабочих условиях вычисляется по формуле (66). Стан-

дартные условия для пересчета приведены в приложении 12.

123

Вспомогательный аргумент х вычисляется по формуле (65):

x lg 55/5,25 2,17. 0,252 lg2 2,50

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:

41,753

7,8 0,3552 17,72 м/с.

Приведенный коэффициент трения суммарно для участков 7 и 8 опреде-

ляется по формуле (55):

ζтр 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 мм. 2

При угле раскрытия α конфузора 10° его длина будет:

l 10 114,3 мм. tg5

Находится соотношение длины и диаметра конфузора:

l 114,3 0,32. dN 355

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 ци-

клона имеет форму сечения, отличную от круга (прил. 12), для него находится эквивалентный диаметр:

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 355 307 24 мм; 2

l 24 274,3 мм. tg5

Находится соотношение длины и диаметра конфузора:

125

l 274,3 0,89. dN 307

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 21 0,01 0,013.

0,307

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

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):

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:

2 380 350

dэкв 380 350 364 мм.

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:

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 5 мм;

Находится соотношение длины и диаметра конфузора:

l 28,4 0,08. dN 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