где p – |
вертикальное давление груза на плоскость среза загрузочного |
|||||
|
отверстия, Н/м2; |
|
|
|
|
|
RР – |
радиус ротора, м; |
|
|
|
|
|
rЗ – |
радиус загрузочного отверстия, м; |
|
||||
К1 – |
коэффициент, учитывающий |
|
расход энергии |
на дробление |
||
|
частиц, для зерновых материалов К1 |
=2,2; для |
||||
|
порошкообразных К1 =1,0; |
|
|
|
|
|
ηПР - КПД привода шлюзового затвора, η = 0,7…0,8; |
|
|||||
ηшл – коэффициент, учитывающий потери энергии в подшипниках |
||||||
|
вала ротора шлюзового затвора, для подшипников скольжения |
|||||
|
ηшл = 0,90…0,92, подшипников качения ηшл= 0,97…0,99. |
|||||
Потери давления в отделителе H1 (Па) определяем по формуле: |
||||||
|
H1 = ξОТД |
ρ |
В |
V 2 |
|
|
|
|
ВХ |
, |
(155) |
||
|
|
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
где ξотд – коэффициент аэродинамического сопротивления отделителя; VВХ – скорость воздуха на входном патрубке, м/с;
ρВ – плотность воздуха при нормальных условиях, ρВ =1,2 кг/м3. Значения ξотд и VВХ принимаем из приложению 6. Примечание: *для зерна; ** для муки.
Потребную мощность привода вентилятора N (кВт) определяем по
формуле: |
QВ H |
|
|
|
N = |
, |
(156) |
||
1000 ηВ ηП |
где Н – суммарные потери давления в воздушном сепараторе, Па; ηВ – КПД вентилятора (определяют по характеристике вентилятора);
ηп – КПД привода (при посадке колеса на вал электродвигателя ηп = 1; при соединении валов муфтой ηп = 0,98; при клиноременной передаче ηп = 0,95).
Суммарные потери давления в воздушном сепараторе Н (Па) определяем по формуле:
H = k1 ( H + H1 ) , |
(157) |
где k1 – коэффициент, учитывающий возможные отклонения при работе вентилятора.
7.2. Задание и его выполнение
Рассчитать и разработать воздушный сепаратор для вторичной очистки пшеницы от легких примесей. Производительность сепаратора Q=5000 кг/ч. Эффективность очистки составляет η = 75%, содержание примесей в зерне – 2%, содержание нормального зерна в отходах – 2%.
110
Воздушный сепаратор работает по замкнутому циклу воздуха, пневмосепарирующий канал имеет прямоугольную форму.
Технологический процесс в воздушном сепараторе происходит следующим образом. Исходное зерно поступает в загрузочную воронку 2, затем через грузовой клапан 3, который создает подпор, препятствующий подсосу воздуха, в пневмосепарирующий канал 1. Зерновой слой должен равномерно распределяться по всей длине пневмосепарирующего канала 1 и пересекаться воздушным потоком практически под прямым углом.
Воздушный поток, пронизывая слой зерна, подхватывает легкие примеси и перемещает их в осадочную камеру 4, где они отделяются от воздуха и выводятся из камеры через шлюзовой затвор 6, а очищенный воздух вентилятором 7 направляется в пневмосепарирующий канал 1. Очищенное зерно падает в низ пневмосепарирующего канала и выводится через шлюзовой затвор 5.
3 |
2 |
|
|
|
зерно |
|
|
|
 |
4 |
|
|
|
1 |
|
|
|
Í |
|
|
α |
6 |
|
|
|
2 |
|
|
|
Í |
|
|
|
1 |
|
|
7 |
5 |
относы |
|
|
очищенное зерно |
|
Рис. 34. Технологическая схема воздушного сепаратора:
1– пневмосепарирующий канал; 2 – загрузочная воронка; 3 – грузовой клапан; 4 – осадочная камера (циклон); 5,6 – щлюзовой затвор; 7 – вентилятор
По приложению 2 определяем физико-механические свойства пшеницы: объемная плотность ρ = 760 кг/м3; коэффициент внутреннего трения f1 =0,47; угол трения ϕ = 20,3о; коэффициент внешнего трения по стальному решету f = 0,37, скорость витания пшеницы VВИТ = 8,5…11,5 м/с, скорость витания сорных примесей VВИТ = 4…6 м/с. Удельную нагрузку, согласно рекомендациям, принимаем q =90 кг/(ч см).
111
Максимальное количество примесей А (кг), выделяемых из зерна, определяем из формулы (148), зная содержание нормального зерна в отходах, а = 2% от их массы; Б – массу примесей в исходной смеси, которые могли быть выделены воздушным потоком,
Б = Q 0,02 = 5000 0,02 =100 кг.
Отсюда:
А = |
|
η Б |
|
= |
|
75 100 |
|
= 76,53 кг. |
||||||||
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||
100 |
1 |
− |
|
|
|
100 |
1 |
− |
|
|
|
|||||
100 |
100 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Геометрические размеры пневмосепарирующего канала определяем исходя из выбранной удельной зерновой нагрузки q=90 кг/(ч см) и заданной производительности Q =5000 кг/ч.
Длину канала L (см) определяем по формуле (149):
L = 500090 = 55,56 см = 0,55 м.
Принимаем длину пневмосепарирующего канала L = 0,55 м. Исходя из выбранной зерновой нагрузки принимаем ширину канала
В=200 мм=0,2 м.
Высота верхней части пневмосепарирующего канала от места поступления зерна в канал до поворота в осадочное устройство принимаем, согласно рекомендациям, H1 = 1100 мм = 1,1 м.
Высоту от места поступления воздуха в канал до места поступления зерна принимаем Н2 = 120 мм, иначе невыравненный воздушный поток будет уносить нормальные зерна в отходы, а легкие примеси могут остаться в зерне.
Угол ввода зерна в данной конструкции должен быть больше угла трения и равен:
α >ϕ = arctgf = arctg0,37 = 20,3o .
Принимаем α =30о.
Эффективность очистки зерна воздушным потоком зависит от начальной скорости Vo поступления частиц в пневмосепаририрующий канал и средней скорости V воздушного потока. Начальную скорость поступления частиц, согласно рекомендациям, принимаем Vо = 0,3 м/с.
Скорость V воздушного потока для очистки продовольственного зерна определяют по формуле (150), принимая по приложению 2 скорость
витания пшеницы, VВИТ = 9 м/с. Отсюда:
V = (0,4...0,8) 9 = 3,2...7,2 м/с.
Принимаем скорость воздушного потока равной V =6 м/с.
Расход воздуха в воздушном сепараторе QВ (м3/с) определяют по формуле (151), зная основные параметры воздушного сепаратора: ширина канала В = 0,15 м; длина канала L =0,55 м:
112
QВ = 0,15 0,55 6 = 0,495 м3/с =1782 м3/ч.
Потери давления в пневмосепарирующем канале Н (кгс/м2) определяют по формуле (152), зная расход воздуха Q = 29,7 м3/мин и задаемся коэффициентом сопротивления, k =0,08 кгс·мин2/м8. Отсюда:
H = 0,08 29,72 = 70,5кгс/м2 =705 Па .
Потери давления в отделителе H1 (Па) определяем по формуле (155), принимая по приложению 6 коэффициент аэродинамического
сопротивления отделителя, ξотд = 3,7, скорость воздуха на входном патрубке, VВХ = 10 м/с; плотность воздуха при нормальных условиях, ρВ
=1,2 кг/м3:
H1 = 3,7 1,2 2102 = 222 Па .
Суммарные потери давления в воздушном сепараторе определяем по формуле (157), они составляют:
Н =1,1 (705 + 222) =1019,7 Па.
Потребную мощность привода вентилятора N (кВт) определяем по формуле (156), зная расход воздуха и выбираем КПД вентилятора (определяют по характеристике вентилятора) ηВ = 0,5; КПД привода при клиноременной передаче ηп = 0,95. Отсюда:
N = |
0,495 1019,7 |
=1,06 кВт. |
|
|
|
|
|||
|
1000 0,5 0,95 |
|
||
Выбираем по справочнику вентилятор типа ВЦП-3, |
его |
|||
паспортные данные: |
производительность Q =0,55 м3/с, |
частота |
||
вращения n = 2500 мин–1, |
максимальное давление Н = 1020 Па, мощность |
|||
электродвигателя N= 2,2 кВт. |
|
|||
Для подачи зерна применяем грузовой клапан, который одновременно герметизирует пневмосепарирующий канал от подсоса воздуха.
Для вывода зерна и легких примесей из пневмосепарирующего канала и осадочной камеры с одновременной их герметизацией служат шлюзовые затворы.
Потребную емкость VШ (дм3) определяем по формуле (153), зная расчетную производительность затвора QШ = 83,3 кг/мин; объемную массу пшеницы ρ = 0,76 кг/дм3, и выбираем, согласно рекомендациям, частоту вращения ротора n= 30 мин-1 и коэффициент заполнения ячеек ϕ = 0,7. Затем по приложению 5 выбираем типоразмер шлюзового затвора.
V = |
83,3 |
|
= 5,22 дм3 =0,0052 м3 . |
|
|
||
Ш |
0,76 30 0,7 |
|
|
|
|
||
Выбираем по приложению 5 |
шлюзовой затвор ШУ-6. |
||
113