10160
.pdf6 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):
P |
1,21 18,2 |
2 |
200,40 Па. |
|
1 |
|
|
||
|
|
|||
отс.6 |
2 |
|
|
|
|
|
|
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:
|
|
|
d 2 |
|
|
3,14 0,1402 |
3600 |
3 |
3 |
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
L |
|
|
|
21,25 |
|
|
|
|
1177 м |
/ч = 0,327 м /с. |
||
4 |
|
|
|
|
||||||||
1 |
1 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||
Пересчитывается динамический напор на участке 1: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
P |
|
1,21 21,25 |
2 |
273,20 Па. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
д1 |
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: |
|
|
||
P |
1,21 21,25 |
2 |
327,83 Па. |
|
1,2 |
|
|
||
|
|
|||
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:
dд 1,1d |
|
|
1 |
|
|
, м. |
|
|
|
|
|
||
(Pmax P |
|
|||||
1 |
)/ P |
|||||
|
|
уч |
уч |
д |
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:
M |
103,81 |
0,014 кг/кг. |
|
||
|
6312 1,21 |
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
|
Диаметр |
Расход |
|
Скорость |
Динамическое |
Коэффициент |
Потери |
|
|
воздуха, L |
|
воздуха в |
местного |
||||
Участок |
патрубка, |
|
давление, Рд, |
давления, |
||||
|
Dk,м |
м3/ч |
м3/ч |
|
патрубке, |
Па |
сопротивления |
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 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):
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 1,753ц 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):
P |
1,21 1,14 |
2 |
1022,14 Па. |
|
1300 |
|
|
||
|
|
|||
ц |
2 |
|
|
|
|
|
|
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:
17,3 10 |
6 |
273 124 |
293 |
3/ 2 |
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
d50 |
|
1,4 1930 18,3 10 6 |
1,1 |
мкм. |
||
3,1 |
|
|
|
5,25 |
||
0,6 1250 22,2 10 |
6 |
|
||||
|
|
1,14 |
|
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:
dэкв |
|
2 а б |
|
2 0,350 0,273 |
0,307 , м. |
а б |
|
||||
|
|
|
0,350 0,273 |
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 |
|
2 |
||
1 |
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
|
Минимальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумма коэффициентов местных сопротивлений, ζ |
|
|
|
объем |
|
|
|
|
|
|
|
тр |
|
||
|
отводимого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент потерьдавления на трение, ζ |
, Па |
|||
|
воздуха, L |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Па |
|
|
уч |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
||
Участок |
м3/ч |
м3/с |
участкаДлинамl, |
Диаметрммd,, |
|
Скоростьвоздухаω,мс/ |
Динамическоедавление, Р |
|
Коэффициентd/ |
давленияПотерина участкеР, |
||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
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):
Nтр |
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:
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:
F |
0,355 |
|
2 |
||
0 |
|
|
|
0,64. |
|
F1 |
0,443 |
||||
|
|
|
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;
|
2 |
|
||
l |
5 |
|
28,4 мм. |
|
tg10 |
||||
|
|
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