Практическая работа №5 Изучение основных технологических параметров работы эксгаустера

1. Общие сведения

Агломерационные установки состоят из двух основных элементов: агломерационных машин и эксгаустеров, обеспечивающих засасывание в спекаемый слой потребного количества воздуха и отсасывание продуктов химических реакций, в результате чего создаются благоприятные условия для нормального течения процесса агломерации.

Эксгаустер относиться к типу центробежных вентиляторов, имеющих гидравлическое сопротивление на всасывающем тракте. Он состоит из двух основных частей: корпуса и вращающегося колеса – ротора. Корпус эксгаустера имеет три патрубка (два всасывающих и выхлопной), расположенные по касательной к окружности ротора. Рабочее колесо состоит из центрального диска и двух боковых покрышек, между которыми находятся лопатки.

Поступающий в осевую часть ротора газ попадает в межлопаточные каналы и движется в них по траектории, напоминающей раскручивающуюся спираль.

В результате увеличения скорости движения газа по мере перемещения его к наружному диаметру ротора кинетическая энергия газа возрастает. Разность количеств энергии газа на входе в эксгаустер и на выходе из него представляет собой напор, развиваемый эксгаустером.

Уравнение, позволяющее определять развиваемый центробежным вентилятором (эксгаустером) напор, называется основным уравнением центробежного вентилятора. При выводе уравнения, сделанного известным русским математиком Л. Эйлером, сделаны допущения, что потери на трение внутри потока и при его соприкосновении с рабочим колесом отсутствуют, а рабочее колесо имеет бесконечно большое число лопаток с бесконечно малым шагом:

(5.1)

где ψ - коэффициент формы лопаток ротора.

Из уравнения (5.1) следует, что величина теоретического напора центробежного вентилятора (эксгаустера), пропорциональна плотности газа в первой степени, наружному диаметру ротора и скорости его вращения во второй.

Эксгаустеры агломашин имеют ротор с загнутыми назад лопатками, т.к. в этом случае достигается наибольший коэффициент полезного действия:

, (5.2)

где поправочный коэффициент на конечное число лопаток рабочего колеса.

2. Основные технические параметры работы эксгаустера: производительность или подача V, напор Н, мощность N, и коэффициент полезного действия η.

Полезной мощностью является полное приращение энергии, получаемое всем потоком газа в эксгаустере в единицу времени:

(5.3)

Отношение полезной мощности к потребляемой N представляет собой полный к.п.д. эксгаустера в единицу времени:

(5.4)

Все виды потерь в эксгаустере делятся на три категории:

• гидравлические;

• объемные;

• механические.

Гидравлические потери обусловлены затратами на преодоление гидравлических сопротивлений при движении потока внутри эксгаустера. Гидравлический к.п.д. центробежного вентилятора определяется из соотношения:

(5.5)

Объемные потери обусловлены подсосами воздуха в самом эксгаустере из-за не плотностей корпуса. Объемный к.п.д. эксгаустера представляет отношение количества газа, выходящего из эксгаустера, к количеству засасываемого газа:

(5.6)

Объемный к.п.д. обычно равен (для новых вентиляторов) .

Механические потери обусловлены затратами энергии на преодоление механического трения внутри эксгаустера (главным образом на трение вала ротора в сальниках и подшипниках). Механический к.п.д.:

(5.7)

где общая мощность трения внутри эксгаустера.

Для новых вентиляторов

Полный к.п.д. равен произведению составляющих:

(5.8)

Полный к.п.д. вентилятора определяется опытным путем ();

Объемный и механический к.п.д. рассчитывается или определяется опытом.

Мощность двигателя, приводящего эксгаустер в действие, определяется из соотношения:

(5.9)

где к.п.д. передачи от двигателя к эксгаустеру, обычно , т.к. применяется прямая передача;

коэффициент запаса мощности двигателя.

Для одного и того же эксгаустера с изменением скорости вращения ротора основные показатели работы (производительность V, напор Н и потребляемая мощность N) меняются следующим образом:

(5.10)

(5.11)

(5.12)

3. Рабочие характеристики эксгаустера представляют собой графические зависимости напора, потребляемой мощности и к.п.д. эксгаустера от его производительности при постоянной скорости вращения и плотности газа:

, , .

Обычный вид напорной характеристики эксгаустера приведен на рис. 5.1

Рис. 5.1. Напорная характеристика центробежных вентиляторов: а – общий вид; в – семейство характеристик одного вентилятора при различной скорости вращения ротора: n₁>n₂>n₃>n₄>n₅>n₆.

Напорная характеристика имеет две основных точки: А – холостого хода (производительность равна нулю), при этом всасывающий или выхлопной патрубок закрыт полностью; В – полной загрузки (статическое давление равно нулю), когда отсутствует сопротивление внешней сети и эксгаустер работает на выхлоп. Рабочая точка эксгаустера (точка пересыпания рабочей характеристики эксгаустера с характеристикой сети) находится на нисходящей ветви характеристики эксгаустера в области максимального значения к.п.д. (точка пересечения рабочей точки эксгаустера с характеристикой сети).

Рабочую характеристику эксгаустера получают экспериментальным путем (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Рабочие характеристики эксгаустера Д–9000–11–3

Напорная характеристика эксгаустера может быть выражена степенной функцией

(5.13)

В некоторых случаях для улучшения работы агломашин целесообразна установка двух или нескольких эксгаустеров, работающих на одну сеть.

Два последовательно включенных в сеть эксгаустера, создавая двойное разрежение, засасывают в слой большое количество воздуха, чем один. Такое включение тем выгоднее, чем большим сопротивлением обладает сеть; при относительно невысоком сопротивлении сети затраты электрической энергии превышают увеличение производительности. Как правило, этот вариант работы эксгаустера в практике агломерации железорудных материалов не встречается.

Если один эксгаустер не обеспечивает получения требуемой производительности, то можно установить два или больше параллельно работающих эксгаустера. Их совместная работа будет определяться суммарной напорной характеристикой. Для этого при равных давлениях следует складывать подачу каждого эксгаустера – просуммировать абсциссы V при нескольких равных ординатах Н и через полученные точки провести кривую.

Контрольные вопросы

1. Что такое эксгаустер и из каких частей он состоит?

2. Чем обусловлен напор, создаваемый эксгаустером?

3. Как записывается основное уравнение центробежных вентиляторов и что из него следует?

4. Какие допущения сделаны при выводе основного уравнения центробежных вентиляторов?

5. Каковые основные технические параметры работы эксгаустера?

6. Что такое полный к.п.д. эксгаустера?

7. По каким категориям разделяются потери в эксгаустере, чем они обусловлены?

8. Каким соотношением определяется мощность двигателя эксгаустера?

9. Как изменяются основные показатели работы эксгаустера при изменении скорости вращения ротора?

10. Что представляют собой рабочие характеристики эксгаустера?

11. Каков типичный вид напорных характеристик эксгаустера и какие они имеют характерные точки?

12. Какой математической зависимостью можно выразить напорную характеристику эксгаустера?

13. Какой вид имеют рабочие характеристики эксгаустера Д–9000–11–3?

14. Каковы особенности работы последовательно включенных эксгаустеров?

15. Каковы особенности работы параллельно включенных эксгаустеров?

25