- •2. Технология и оборудование нижнескладских работ
- •2.1. Режим работы нижнего лесопромышленного склада и его параметры
- •Режим поступления и отгрузки древесины
- •Задания для выполнения практической работы
- •2.2. Кабельные краны
- •2.3. Раскряжевочные установки с продольным перемещением хлыста
- •Диаметр пильного диска определяется по формуле
- •2.4. Раскряжевочные установки с поперечным перемещением лесоматериалов
- •2.5. Продольные сортировочные транспортеры
- •Задания для выполнения практической работы
- •2.6. Окорка лесоматериалов
- •Удельное сопротивление kО при окорке свежесрубленной еловой древесины тупыми короснимателями на роторных окорочных станках, кН/м
- •2.7. Круглопильные станки для продольной распиловки
- •Задания для выполнения практической работы
- •2.8. Раскалывание короткомерных лесоматериалов
- •Максимальное усилие, которое необходимо приложить к клину для раскалывания кряжа,
- •Задания для выполнения практической работы
- •2.9 Расчет пневмотранспортных установок
- •Задания для выполнения практической работы.
- •Расчет пневмотранспортной установки нагнетательного типа
- •Задания для выполнения практической работы
- •2.10. Определение объемов работ, количества отходов, выхода готовой продукции
- •Сортиментный план
- •Объемы работ, выход готовой продукции и отходов на нижнем складе, в год
- •2.11. Технологическая схема нижнего лесопромышленного склада
- •Технологическая схема прирельсового нижнего лесопромышленного склада
- •Технологическая схема берегового нижнего лесопромышленного склада
Задания для выполнения практической работы.
Определить расход воздуха на отдельных участках установки, рассчитать диаметры трубопроводов, выбрать циклон.
Определить потери давления в отдельных элементах установки и расчетный напор вентилятора, рассчитать мощность электродвигателя для привода вентилятора
Расчет пневмотранспортной установки нагнетательного типа
В настоящее время на лесопромышленных предприятиях широко используется низкокачественная древесина, которая большей частью перерабатывается в щепу. Для транспортировки щепы целесообразнее использовать нагнетательные пневмотранспортные установки. Их схема представлена на рис. 2.20.
Рис. 2.20. Схема нагнетательной пневмотранспортной установки:
1 – фильтр; 2 – всасывающий патрубок; 3 – отвод; 4 – задвижка;
5 – воздуходувная машина; 6 – питатель; 7 – нагнетательный трубопровод; 8 – циклон; 9 – бункер
Ниже представлены методика и пример расчета пневмотранспортной установки при следующих исходных данных: порода древесины – сосна; П = 40 м3/ч; = 3 м; = 4 м; = 15 м; = 8 м; = 32 м; = 30; = = 60; задвижка открыта наполовину; z = 3; подача питания поперечная. Для заданной производительности установки находим весовой расход , Н/с, транспортируемой измельченной древесины:
70,8 Н/с, (2.106)
где – коэффициент неравномерности подачи материала в пневмотранспортную систему ( = 1,15…1,5); П – часовая производительность установки в плотных м3; – удельный вес древесины, Н/м3.
Для обеспечения весового расхода щепы необходим объемный расход воздуха
2,0 м3/с, (2.107)
где – удельный вес атмосферного воздуха ( = 11,8 н/м3); – весовая концентрация аэросмеси. В средненапорных установках на базе турбовоздуходувок = 3…7.
Транспортирующая скорость воздуха в нагнетательном трубопроводе определяется по эмпирической формуле
33 м/с, (2.108)
где – отношение скорости воздуха к скорости материала (для щепы = 1,33); b – коэффициент, зависящий от формы и размеров транспортируемого материала (для щепы b = 12). Удельный вес воздуха в начале нагнетательного трубопровода
, (2.109)
11,82 Н/м3,
где g – ускорение свободного падения, м/с2; r – газовая постоянная, дж/кгк (r = 29,27 кГм/кГк = 287,1 Дж/КгК); , – атмосферное и избыточное давление воздуха в трубопроводе, Па или Н/м2. Для стандартных условий при абсолютной температуре = 293 к, = 760 мм рт.ст = 101367 Н/м2. Для средненапорных установок можно принять = 1,96 Па.
Диаметр нагнетательного трубопровода
, (2.110)
0,278 м.
В приложении 6 (табл.П.6.13, ГОСТ 8732-58) находим подходящую трубу с наружным диаметром 299 мм, толщиной стенок 8 мм и = 283 мм = 0,283 м. При этом диаметре уточняем скорость воздуха в горизонтальном нагнетательном трубопроводе:
, (2.111)
31,8 м/с.
Далее определим потери давления во всасывающем и нагнетательном участках пневмотранспортной установки. Для их нахождения необходимо знать коэффициент сопротивления трубопроводов , который определяется по формуле А.Д.Альтшуля
, (2.112)
где – абсолютная шероховатость трубопровода. Для сварных труб = 0,04…0,1 мм = (0,4…1)10-4 м; Д – диаметр всасывающего () или нагнетательного () трубопровода, м (= 1,5…2; = 1,60,283 = 0,45 м); – критерий (число) Рейнольдса, характеризующий, в каком режиме (турбулентном или ламинарном) работает пневмотранспортная установка.
В установках для пневмотранспорта измельченной древесины поток воздуха характеризуется турбулентностью течения, т.е.
, (2.113)
где – коэффициент кинематической вязкости воздуха – отношение абсолютной вязкости (= 17,9510-6 Нс/м2) к плотности (, кг/м3). Для стандартного воздуха = 14,910-6 м2/с; – скорость движения воздуха, м/с.
Для нагнетательной установки во всасывающем трубопроводе скорость вычислим по формуле (2.111) и при = 0,45 м.
12,6 м/с.
Подставляя значения , , , в формулу (2.113), определим число Рейнольдса для нагнетательного (= 603986) и всасывающего (= 380537) участков. Зная величины , , , и принимая = 0,810-4 м, по формуле (2.112) находим коэффициенты сопротивления всасывающего (= 0,0151) и нагнетательного (= 0,0155) трубопроводов.
Потери давления на всасывающем участке
, (2.114)
где – длина всасывающего патрубка, м; – коэффициент сопротивления воздушного фильтра (для низконапорных и средненапорных установок фильтры не применяются, т.е. = 0); – коэффициент, зависящий от величины открытия задвижки (при полном открытии = 0,15, при открытии наполовину = 5,2, на четверть = 30); – коэффициент сопротивления отвода (отводы служат для изменения направления транспортировки) трубопровода.
, (2.115)
0,044,
где – угол поворота отвода, град; r – радиус закругления отвода, м; м; Z – отношение среднего радиуса кривизны к диаметру проходного отверстия. Обычно . При = 1,5 м z = 3.
Подставляя значения параметров в формулу (2.114), находим потери давления
510,32 Н/м2.
В нагнетательном трубопроводе потери давления складываются из потерь на разгон материала , в загрузочном устройстве , на движение материала по трубопроводам , на движение материала на подъем , в отводах трубопровода , на выходе и определяется из выражения
. (2.116)
Потери давления на разгон материала
, (2.117)
2437 Н/м2,
где – скорость движения материала, м/с (= 0,6…0,8; = 0,731,8 = 22,3 м/с).
Потери давления в загрузочном устройстве
, (2.118)
304,6 Н/м2,
где – коэффициент сопротивления загрузочного устройства. Для шлюзового питателя барабанного типа с поперечной подачей = 0,45…0,7, с продольной подачей = 0,8.
Для средненапорных установок потери давления при транспортировке по трубопроводам
, (2.119)
5720,2 Н/м2,
где – длина нагнетательного трубопровода, м (); К – опытный коэффициент, зависящий от типа транспортируемого материала и диаметра трубопровода. Для щепы при < 0,3 м к = 0,6; при = 0,3 м к = 0,7; при > 0,3 м к = 0,8; – средний удельный вес воздуха в трубопроводе, Н/м2: = 11,81 Н/м2,
где – удельный вес воздуха в конце нагнетательного трубопровода; – средняя скорость течения воздушного потока, м/с: 31,77 м/с.
Потери давления при движении материала на подъем рассчитываются при углах подъема > /3 по формуле
, (2.120)
572,3 Н/м2,
где – длина трубопровода на подъем, м (= ); – угол подъема наклонного трубопровода, град. ( = ); – скорость воздуха в вертикальных и наклонных трубопроводах, м/с (= (1,3…1,5), = 1,431,8 = 44,5 м/с).
Одинаковая скорость движения материала в горизонтальных и вертикальных трубопроводах достигается путем увеличения скорости воздуха в вертикальных трубопроводах за счет уменьшения их диаметра = 0,215 м.
Потери давления в отводах
, (2.130)
637,7 Н/м2,
где – опытный коэффициент, показывающий увеличение концентрации смеси в отводах (для щепы = 1,8); , – коэффициенты сопротивления второго и третьего отводов. Они определяются по формуле (2.115). При , = 0,287 м и 1 м 0,082.
Потери давления на выходе из трубопровода
, (2.131)
803,3 Н/м2,
где – коэффициент сопротивления выходного участка. При подаче в циклон = 2,5…5, в кучу = 1; – скорость воздуха во входном патрубке циклона, м/с.
Для рассчитанной производительности по воздуху q = 2 м3/с из приложения 6 выбираем циклон №7 с размерами входного патрубка a = 0,25 м, b = 0,38 м и определяем скорость 21,1 м/с. Суммарное давление во всасывающем и нагнетательном участках трубопровода
10985,4 Н/м2.
Потребная мощность электродвигателя воздуходувной машины
44755 вт = 44,8 кВт,
где z – коэффициент запаса (z = 1,1…1,2); – кпд воздуходувной машины (= 0,5…0,75); – КПД привода (при соединении через муфту = 1, при клиноременной передаче = 0,9).
По значениям q и n из приложения 6 (табл.П.6.15) выбираем воздуходувную машину ТБ-150-1,12 с q = 2,3 м3/с, n = 2950 об./мин. и N = 45 кВт с электродвигателем А-83-2, у которого n = 2950 об./мин. и N = 55 кВт.