Пневмотранспорт
Содержание
Введение
. Пневмотранспорт: сущность,
схемы и элементы
.1 Способы пневматического
транспортирования
1.2 Сущность пневмотранспортирования
аэросмеси
.3 Системы установок
транспортирования аэросмеси
.4 Элементы пневмотранспортного
оборудования
.5 Расчет пневмотранспортных
установок
. Основные параметры,
характеризующие пневмотранспорт
.1 Всасывающие установки
.2 Нагнетающие установки
.3 Всасывающе-нагнетающие установки
. Основные узлы пневмоустановок
.1 Питатель
.2 Разгрузочные устройства
.3 Материалопроводы
.4 Воздуходувные машины
. Использование пневмотранспорта
. Теоретические основы работы
пневмотранспорта
Заключение
Список литературы
Введение
Транспортировка - это неотъемлемая часть
производства, только к великому сожалению она совершенно не создает ценности,
хотя и требует затрат на горючее или электроэнергию, на обслуживание
транспортного парка, на организацию транспортной инфраструктуры.
Транспортировка того или иного сырья сопряжена со значительным риском потери
или повреждения сырья. Рассмотрим один из видов транспортировки: пневмо
транспортировка сыпучих материалов в плотной среде. Что она собой представляет?
Пневмотранспорт является одним из прогрессивных
способов механизации и автоматизации перемещения насыпных грузов. Этот вид транспорта
нашел применение практически во всех отраслях народного хозяйства.
Пневмотранспорт широко используют для перемещения сыпучих материалов в связи с
их значительной производительностью и большим радиусом действия в самых
стесненных производственных условиях, т. е. использованием площадей,
непригодных для других способов транспортировки, экономией производственной
площади, полным отсутствием остатков и потерь перемещаемого продукта в линиях,
высокими санитарно-гигиеническими условиями его транспортирования; исключением
нарушений технологических и гигиенических режимов воздушной среды в
производственных помещениях в связи с отсутствием пыления; легкостью монтажа,
сокращением рабочего персонала и упрощением обслуживания; гибкостью в
эксплуатации и возможностью полной автоматизации управления.
Пневмотранспортная система включает в себя
следующие основные узлы: питатель - устройство для ввода материала или
аэросмеси в трубопроводы, системы пневмопроводов и материалопроводов,
разгрузители с фильтром для воздуха, воздуходувную машину и приёмник материала.
. Пневмотранспорт: сущность, схемы и
элементы
.1 Способы пневматического
транспортирования
Пневматический транспорт осуществляется при
помощи движущегося в трубопроводе воздуха, который увлекает перемещаемый
материал. Наиболее широко применяется первый способ транспортирования сыпучих
материалов под давлением или вакуумированием двухфазной среды - смеси воздуха и
твердых частиц материала во взвешенном состоянии (аэросмесь). Этот способ
используют для перемещения пылевидных и порошкообразных материалов, а также
мелкокусковых грузов размером до 60...80 мм на средние и дальние расстояния по
трубопроводам малых диаметров (50...200 мм).
При транспортировании сыпучих материалов,
обладающих невысокой подвижностью, но поддающихся насыщению воздухом, - соды,
кварцевого песка и других материалов, вследствие чего они приобретает
повышенную текучесть и подвижность, используют способ механического перемещения
аэрированного, т.е. насыщенного воздухом и имеющего свойства жидкотекучести,
материала. С помощью этого способа возможно транспортирование материалов на
короткие расстояния и при небольшом перепаде высоты (до 25 м). способ
перемещения груза в отдельных сосудах, движущихся в трубопроводе под действием
давления воздушной среды, применяют для транспортирования практически любых
насыпных, штучных или пакетированных грузов, размеры которых позволяют легко
загружать их в капсулы и осуществлять их беспрепятственную разгрузку.
1.2 Сущность пневмотранспортирования
аэросмеси
Процесс перемещения материалов осуществляется
под действием аэродинамических сил, возникающих в воздушном потоке вследствие
разности потенциалов (разности давлений) в начале и конце трубопровода.
Транспортируемый материал вводится в трубопровод с помощью загрузочных
устройств, захватывается струей воздуха и транспортируется к месту разгрузки.
Необходимый перепад давлений в трубопроводе создается различными машинами -
воздуходувными вентиляторами, компрессорами, вакуум-насосами (эжекторами).
Разность давлений в трубопроводе может быть создана либо путем нагнетания в
трубопровод воздуха, который увлекает материал, поступающий в загрузочное
устройство, либо разрежением в трубопроводе, из которого воздух удаляется
вакуум-насосом или вентилятором. Во втором случае наружный воздух, входя через
приемное устройство в трубопроводе, увлекает за собой частицы перемещаемого
материала в смеси с воздухом и транспортирует их в направлении воздушного
потока.
Преимущества пневматического транспортирования
заключаются в следующем: 1) герметичность установки, исключающей пыление и
загрязнение материала; 2) полная механизация процесса загрузки и разгрузки
материала; 3) компактность оборудования; 4) возможность перемещения материала
по трассе любой конфигурации с протяженностью до 2 км при большом перепаде
высоты и большой производительности (200...300 т/ч и более); 5) возможность
совмещения транспортирования с технологическими операциями по изменению
состояния материала (уплотнение, увлажнение, воздействие химических реагентов и
др.); 6) возможность сбора транспортируемых материалов из нескольких мест и
перемещения их в один пункт и, наоборот, рассредоточение материала по
нескольким местам.
Недостатками пневматического транспортирования
являются: 1) высокий удельный расход энергии (в 3...6 раз превышающий
энергозатраты для конвейеров); 2) повышенный износ деталей оборудования при
перемещении абразивных материалов; 3) возможность измельчения хрупких
материалов; 4) необходимость, в ряде случаев, дополнительной очистки
отработанного воздуха перед выбросом в атмосферу. Пневматические установки не
рекомендуется применять для перемещения влажных, липких, способных слеживаться
и уплотняться под небольшим давлением материалов, материалов с размером частиц
более 50...80 мм, а также портящихся при интенсивном контакте с воздухом или
ударов о стенки трубопровода.
1.3 Системы установок
транспортирования аэросмеси
Различают три системы пневматического
транспортирования: по способу создания разности давлений в трубопроводе:
всасывающая (вакуумная), при которой материал
загружается и перемещается в результате разрежения воздуха в транспортном
трубопроводе;
нагнетательная(напорная), при которой
перемещение материала происходит в результате нагнетания и избыточного давления
воздуха в транспортном трубопроводе;
всасывающе-нагнетательная, при которой в одной
части трубопровода создается разряжение, а другая работает под давлением.
При транспортировании материала из нескольких
мест в одно используют всасывающие системы, которые обеспечивают перепад
давления порядка 40...80 кПа. транспортирование этими системами возможно только
на короткие расстояния при малом перепаде высоты.
Во всасывающей системе транспортирования
материал из одной или нескольких куч засасывается соплами в трубопровод и
перемещается в циклон. В циклоне происходит гашение скорости частиц при
ударении их о стенки корпуса и отделение воздуха от материала. Затем материал
через шлюзовой затвор 6 выводится наружу к месту разгрузки, например в бункер.
Не вполне очищенный воздух из циклона по трубопроводу поступает в фильтр на
доочистку от пыли. Пыль из фильтра удаляется через затвор , а очищенный воздух
поступает по трубопроводу в вентилятор , который и выбрасывает его через
выхлопную трубу в атмосферу. Условия работы вакуум-насоса во всасывающей системе
достаточно тяжелые, потому что в насос поступает загрязненный воздух. По этой
причине рабочие детали насоса быстро изнашиваются. Для уменьшения износа
следует стремиться к максимально возможной очистке воздуха. Всасывающие
пневматические установки применяют для перемещения зернистого и
порошкообразного материала (огарковой пыли, фтористого натра). В случае
транспортирования абразивных сыпучих материалов целесообразно вакуум-насосы
заменять паровыми эжекторами. Нагнетательные пневматические системы применяют
для транспортирования материала по разветвленному трубопроводу из одного места
в несколько приемных пунктов. Нагнетательные установки экономичнее всасывающих
по расходу энергии и позволяют перемещать тяжелые, пылевидные и мелкокусковые
материалы на значительные расстояния при большом перепаде высоты. Давление
воздуха в нагнетательных установках составляет 200...800 кПа.
В нагнетательной системе воздух засасывается
воздуходувкой из атмосферы через фильтр по трубопроводу. Перемещаемый материал
с помощью питателя подается к транспортному трубопроводу, где он увлекается
воздухом и направляется в разгрузочный циклон . В циклоне происходит гашение
скорости смеси и выпадение из нее материала, а воздух выходит в атмосферу.
Воздуходувка работает в благоприятных условиях, так как через нее проходит
только чистый воздух.
Во всасывающе-нагнетательной системе возбудитель
потока вентилятор создает в левой ветви системы всасывание, а в правой ветви -
нагнетание. При реализации данной схемы транспортирования весь поток
перемещаемого материала проходит через вентилятор, что создает особо тяжелые
условия его эксплуатации. В связи с этим к конструкции вентилятора
предъявляются повышенные требования. В таких системах применяют пылевые
вентиляторы. Во всасывающе-нагнетательных системах воздух засасывает материал
через несколько улавливателей-приемников и по трубопроводам подает его через
вентилятор в трубопровод 4 и далее в циклон 5. В циклоне происходит выделение
частиц материала из воздушного потока. Частицы материала из циклона выгружаются
в бункер 6, а очищенный воздух через выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу.
Всасывающе-нагнетательные системы целесообразно
применять в случае необходимости транспортирования материала к одному пункту на
значительные расстояния, но такую задачу выполнить с помощью одной всасывающей
установки невозможно. При использовании смешанной системы транспортирования
рекомендуется выгрузку материала, например из вагонов, производить всасыванием,
а дальнейшее перемещение - нагнетанием.
По величине давления или разрежения
пневматические установки для аэросмеси могут быть: 1) низкого давления
(разрежения) - разность давлений в трубопроводе до 11,5 кПа; 2) среднего
давления (разрежения) - разность давления до 20 кПа; 3) высокого разрежения -
разность давления 40…70 кПа и высокого сжатия (давления) - 80...100 кПа.
Установки низкого давления применяются для транспортирования легких материалов,
а среднего и высокого давления - для транспортирования на значительные
расстояния более тяжелых материалов.
.4 Элементы пневмотранспортного
оборудования
Основной частью пневматической транспортной
установки является трубопровод, служащий для перемещения материала. При
проектировании трубопроводов следует исходить из минимального количества
закруглений (отводов), создающих местные сопротивления, увеличивающие удельный
расход воздуха и энергии и снижающие производительность установки. Трубопровод
изготовляют из цельнотянутых стальных труб диаметром 50...240 мм. При
транспортировке абразивных материалов применяют трубы толщиной 10…12 мм.
Наибольшему износу при перемещении материалов подвержены колена и отводы. В
связи с этим колена и отводы изготовляют чугунными литыми с отбеленной
внутренней поверхностью и утолщенной задней стенкой из-за интенсивного
изнашивания ее струей перемещаемого материала, вследствие изменяющегося
направления движения. При перемещении малоабразивных материалов в местах
изгибов следует устанавливать отводы радиусом 2,5…3 м. При транспортировании
абразивных материалов (колчеданный огарок, апатитовый концентрат и др.) колена
изготовляют с утолщенной до 30…40 мм внешней стенкой и с радиусом не менее
шести диаметров. Трубопроводы рекомендуется прокладывать в закрытом помещении.
При эксплуатации вне помещения трубопровод должен быть надежно теплоизолирован,
чтобы исключить в нем конденсацию влаги. Во всасывающих пневматических
установках в качестве воздушных насосов применяют лопастные и коловратные
насосы и центробежные вентиляторы, а в нагнетательных установках - компрессоры
поршневые и ротационные общепромышленного типа с ресивером. При необходимости
дополнительной очистки воздуха применяют мокрые (водяные), тканевые и
центробежные фильтры. Мокрый фильтр представляет собой сосуд, заполненный водой
и имеющий ряд технологических штуцеров. Загрязненный воздух подается в сосуд,
проходит через слой воды, очищается от пыли и очищенный выходит наружу.
Тканевые (рукавные) фильтры состоят из нескольких последовательно расположенных
слоев ткани в виде мешка. Пылевоздушная смесь поступает внутрь мешков; при прохождении
воздуха пыль остается на мешках. Для удаления из ткани пыли, понижающей
проницаемость, фильтры периодически встряхиваются с помощью специального
устройства. Очищенный воздух из фильтра выводится в общий коллектор и из него
выпускается наружу. Наибольшее распространение для окончательной очистки
воздуха получили рукавные (тканевые) фильтры нагнетательных пневмоустановках
для охлаждения и очистки воз-духа от воды и масла, содержащихся в подаваемом
компрессором воздухе, между компрессором и устройством подачи материала в
транспортный трубопровод размещают охладитель и водомаслоотделитель. Охладитель
со встроенным в его корпус змеевиком для холодной проточной воды снижает
температуру нагретого в компрессоре воздуха до 30...50 °С. Устанавливаемый за охладителем
водомаслоотделитель изготовляют в виде фильтра или отбойного щита, размещенного
на пути струи воздуха. Материал в нагнетательный трубопровод, находящийся под
избыточным давлением, подают с помощью специальных пневмовинтовых питателей.
Винтовой питатель состоит из винта переменного диаметра или переменного шага,
вращающегося в коническом или цилиндрическом корпусе. Вращение винту передается
от электродвигателя. Перемещаемый материал подается непосредственно в корпус
питателя. Вследствие постепенного уменьшения диаметра или шага винта материал
по мере продвижения спрессовывается и в таком виде непрерывным столбом
поступает в транспортный трубопровод. Попадая в струю сжатого воздуха, материал
в трубопроводе разрыхляется и смешивается с воздушным потоком. Спрессовывание
материала в корпусе питателя необходимо для исключения просачивания сжатого
воздуха к месту его загрузки. В пневматических установках применяют
стационарные и передвижные винтовые питатели. Преимущественно изготовляют
стационарные питатели производительностью 20...200 т/ч при дальности
транспортировки до 200 м. Винтовые питатели характеризуются высокими
энергозатратами и повышенным износом винта и корпуса; их срок службы составляет
1200...500 ч. В связи с этим винтовые питатели применяются, обычно, только для
перемещения пылевидных, малоабразивных материалов. Наибольшее распространение в
химической промышленности получили камерные питатели, что объясняется
отсутствием в них быстроизнашиваемых деталей и меньшими энергозатратами. Они
применяются при транспортировании на большие расстояния порошкообразных, в том
числе и абразивных, материалов, поддающихся рыхлению воздухом и образующих с
ним смесь. Более равномерную подачу материала обеспечивает двухкамерный
питатель с верхней выгрузкой. В качестве недостатков камерных питателей следует
отметить сравнительно большие габариты по высоте и периодичность работы.
.5 Расчет пневмотранспортных
установок
Физическая сущность пневматического перемещения
сыпучих материалов заключается на свойстве частиц удерживаться во взвешенном
состоянии в струе воздуха при достаточной скорости движения последнего. При
этом воздействие на частицу материала тем интенсивнее, чем с большей скоростью
движется воздух. Расчет установок для пневматического транспортирования сыпучих
материалов выполняется в следующей последовательности: 1) в зависимости от вида
сыпучего материала определяют скорость витания и выбирают скорость потока
воздуха; 2) по заданной концентрации смеси и производительности определяют
расход воздуха и диаметр трубопровода; 3) рассчитывают гидравлическое
сопротивление и необходимую разность давлений воздуха; 4) по расходу воздуха и
давлению (разрежению) подбирают компрессор или вакуум-насос. Минимальная
скорость воздуха в трубопроводе должна быть доста-точной для поддержания частиц
материала во взвешенном состоянии. Эта скорость зависит от скорости витания υ,
которая
определяется из равенства веса частицы материала и подъемной силы встречного
потока воздуха. Скорость витания зависит от аэродинамических свойств частиц
материала, являющихся функцией их геометрической формы, размеров и массы.
Скорость витания определяется по формуле
, м/c
где ρ - плотность
материала т/м3; ρв -
плотность воздуха, кг/м3; d - диаметр частиц перемещаемого материала, м; k -
коэффициент, характеризующий форму и размер частиц материала, для шара k
=10...170 . Меньшие значения k принимаются для частиц меньшего диаметра.
Приведенные значения k соответствуют диапазону изменения размеров частиц от 5 1
10− ⋅ до 2 7 10− ⋅
м. При выполнении ориентировочных расчетов плотность воздуха для нагнетательных
установок высокого давления рекомендуется принимать равной ρв
= 1 ,6...2,0 кг/м3, а для всасывающих установок - ρв
= 0,8...0,95 кг/м3.
Давление воздуха в трубопроводе пневматических
установок уменьшается вдоль трубопровода по направлению движения материала. Так
как расход воздуха постоянный, то вследствие понижения давления увеличивается
скорость воздуха. В связи с этим в установках всасывающего типа минимальная
скорость воздуха наблюдается у сопла, а максимальная - у насоса. В установках
нагнетательного типа минимальная скорость имеет место у питателя и компрессора,
а максимальная - на выходе, т.е. скорость увеличивается от места загрузки к
месту выгрузки, а давление соответственно падает.
Минимальная скорость воздуха в трубопроводе
выбирается из условия движения сыпучего материала и принимается больше скорости
витания. На участках трубопровода с давлением, близким к атмосферному, т.е. на
выходе в нагнетательной установке и у сопла во всасывающей, скорость воздуха
определяется по формуле
где α - коэффициент,
учитывающий размер частиц материала,
ρ - плотность частиц
материала, т/м3; 5 (2...5)10− β = - коэффициент,
меньшие значения принимаются для сухих пылевидных материалов; Lпр - приведенная
длина транспортирования, м.
2. Основные параметры,
характеризующие пневмотранспортную систему
Основными параметрами, характеризующими
пневмотранспортную систему, являются производительность по твердой фазе, длина
трассы и высота подъема, концентрация транспортируемого материала, массовый
коэффициент взвеси, величина избыточного давления в начале трассы (для
установок нагнетающего действия) и остаточного давления (разрежения) в конце
трассы (для установок всасывающего действия).
.1 Всасывающие установки
В зависимости от разряжения в конце транспортной
системы всасывающие установки подразделяют на установки с низким остаточным
давлением (до 0,01 МПа), средним (до 0,03 МПа) и высоким (до 0,09 МПа). Однако
практически всасывающие установки работают при остаточном давлении, не
превышающем 0,05 МПа. Повышение остаточного давления уменьшает плотность
воздушного потока, снижает его несущую способность и увеличивает расход
воздуха. Относительно больших значений массового коэффициента взвеси m во
всасывающих установках можно достичь только при очень малой протяженности МПа
транспортирования, поэтому для перемещения материала потоком средней и высокой
концентрации на значительные расстояния необходимо применять только нагнетающие
установки.
.2 Нагнетающие установки
Нагнетающие установки различают по величине
давления в начале транспортной сети: установки низкого давления (до 0,11 МПа),
установки среднего (до 0,2 МПа) и высокого (до 0,9 МПа) давления.
Требуемое начальное давление в нагнетающих
установках или разряжение в установках всасывающего типа зависят от расчетного
значения потерь давления в пневмотранспортной установке, которые в свою очередь
определяются концентрацией твердой фазы в аэросмеси, дальностью
транспортирования, производительностью установки и принципом работы
пневмосистемы (аэрогравитационный способ транспортирования или способ
перемещения отдельных частиц в потоке воздуха).
Нагнетательные установки удобны тогда, когда
материал из одного пункта перемещается в несколько приемных пунктов.
Всасывающие установки удобны тем, что они работают без пылевыделения и способны
забирать сыпучий материал из нескольких пунктов и передавать его в единый
сборник-накопитель. В них используется вакуум (40-90 кПа).
2.3 Всасывающе-нагнетательные
установки
Всасывающе-нагнетательные установки сочетают
основные преимущества нагнетательных и всасывающих установок. В них
используются заборные устройства всасывающего типа, работающие без
пылевыделения, а в наиболее протяженном трубопроводе материал переносится под
давлением при довольно высоких концентрациях. В небольших установках обе ветви
(всасывающая и нагнетающая) могут работать от одной воздуходувной машины.
. Основные узлы пневмоустановок
.1 Питатель
Конструкции питателей нагнетающих и всасывающих
пневматических установок различны, так же как различны способы и принципы
создания воздушного потока в таких установках. Питатель всасывающей установки
выполняет функцию загрузочного устройства для подачи материала в движущуюся
струю воздуха, а питатель нагнетающей установки предназначен для создания
аэросмеси надлежащей концентрации. Загрузочные устройства для всасывающих
установок делятся на две группы: всасывающие сопла и питатели тройники. Питатели
нагнетающих пневмотранспортных установок имеют более разнообразные конструкции.
Эжекторные, рукавные питатели, шлюзовые и шахтные затворы применяют в
установках низкого давления; шлюзовые питатели - в установках среднего
давления, камерные пневмонасосы и винтовые (шнековые) питатели - в установках
высокого давления. Винтовые питатели используются так же в установках среднего
давления.
.2 Разгрузочные устройства
Эти устройства предназначены для выделения
материала и пыли из пневмопотока и направления его для дальнейшего
транспортирования или переработки. В связи с тем, что во всасывающих установках
разгрузочное устройство находится под разряжением, затворы и клапаны к нему
должны быть герметичными. В нагнетающих установках особой герметизации
разгрузочных устройств не требуется, в системах высоконапорного
транспортирования материалов, особенно при транспортировании сплошным потоком,
где расход воздуха весьма незначителен при подаче материала в бункеры (силосы)
большой емкости разгрузители могут отсутствовать: удаление воздуха производится
через фильтровальные окна.
Надежность и эффективность работы
пневмотранспортной установки в значительной мере зависит от правильного выбора
материалопроводов. Первостепенную роль играет материал, из которого они
изготовлены, их диаметр, качество выполнения соединения между отдельными
участками трубопроводов и т.д.
Материалопроводы должны быть герметичны,
износоустойчивы, иметь по возможности максимально гладкую внутреннюю
поверхность для обеспечения минимального сопротивления движению аэросмеси. Как
показала эксплуатация пневмосистем, нарушению нормального режима, возникновению
вихрей и образованию завалов в трубах способствуют дефекты в местах соединения
материалопроводов - смещения кромок труб в местах стыка, неплотности либо
наплывы на внутренней стороне.
В пневмотранспортных установках низкого давления
материалопроводы, как и воздуховоды систем аспирации, изготавливают из
тонколистовой черной, оцинкованной и нержавеющей стали и дюраля или из тонкостенных
труб; в установках среднего и высокого давления используют в основном остальные
бесшовные трубы. Возможно применение материалопроводов из винипласта и
полиэтилена, органического и неорганического стекла, но надо иметь в виду, что
использование неметаллических материалов влечет за собой конструктивное
усложнение системы в целом: при перемещении по ним аэросмеси возникают
значительные по величине электрические заряды, и поэтому требуется специальная
сложная система заземления.
.4 Воздуходувные машины
Системы воздухоснабжения. В пневмотранспортных
установках применяют разнообразные воздуходувные машины - от центробежных
вентиляторов до двухступенчатых поршневых компрессоров. Выбор того или иного
типа воздуходувной машины зависит от количества транспортирующего и требуемого
по гидравлическому расчету давления:
для всасывающих установок с низким вакуумом
целесообразно применять центробежные вентиляторы, со средним вакуумом -
воздуходувки, с высоким - водокольцевые вакуум-насосы;
для нагнетающих установок низкого давления
следует устанавливать центробежные вентиляторы или воздуходувки, для установок
среднего давления воздуходувки или вакуум-насосы, для установок высокого
давления - компрессоры.
Окончательно тип и серию воздуходувной машины
выбирают, сопоставляя рабочие характеристики этих машин с характеристиками сети
при оптимальных для этой транспортной системы параметрах работы машины. Рабочие
характеристики воздуходувных машин приводятся в специальных каталогах серийно
выпускаемого воздуходувного оборудования.
. Использование пневмотранспорта
Пневматические устройства для транспортирования
сыпучих, мелкозернистых, пылевидных и мелкокусковых грузов широко применяются в
США, Франции, Англии, Канаде и др.
Это объясняется следующими преимуществами, которыми
обладают пневматические установки перед другими видами промышленного
транспорта: высокая экономичность и меньшие затраты энергии на
транспортирование грузов; надежность в работе; малая площадь, занимаемая
транспортными устройствами, возможность совмещения процессов транспортирования
и обработки продукции, герметичность транспортной системы и обеспечение
обеспыленного транспортирования грузов; возможность полной автоматизации работы
установок.
В зарубежных странах пневмотранспортом
перемещаются следующие грузы: глинозем, цемент, каолин, доломит,, порошковые
фосфаты, мука, гипс, удобрения, известь, формовочный песок, кремнезем,
гранулированное стекло, измельченный уголь, фураж, древесная щепа и опилки и
многие другие.
В последнее время пневмотранспорт начинает все
более широко применяться для транспортирования химических материалов,
гранулированных полиэтиленовых и полиотироловых смол. В США созданы
пневмоустановки для транспортирования отрубей, риса и пшеницы, гранулированного
сахара, свежезамороженных ягод, зеленого горошка и кукурузы в зернах, глины и
т. д. В Англии фирма Pneumolift sistem производит и монтирует разветвленные
пневмотранспортные системы, обеспечивающие транспортирование различных штучных
грузов в патронах. В систему входят: дистанционно управляемый компрессор, сеть
трубопроводов, главный, магистральные и ответвительные клапаны, конечные
станции, с кнопочными пультами адресования и электрически связанный с ними
центральный пульт управления. трубопроводы имеют диаметр 57-127 мм . Длина патрона
381-762 мм . Для лучшега преодоления изгибов трасс при транспортировании
патронов длиной 762 мм применяются трубопроводы диаметром 57мм. Максимальный
вес патрона с грузом 4,5 кг, скорость передвижения его 9,15-13,7 м/сек.
На одном из предприятий этим способом
транспортируется до 80% всех запасных частей, в том числе лопастей газовых
турбин.
В зависимости от рода и свойств груза, объема
перевозок расстояния и схем транспортирования применяются различные системы
пневмоустановок, отличающиеся видом загрузочных устройств, давлением воздуха в
трубопроводе, весовыми соотношениями транспортируемых потоков материала и
воздуха (концентрацией смеси) и др.
В основном системы пневмотранспорта делятся на
вакуумные, нагнетательные и смешанные. Производительность установок достигает
500 т/ч , расстояние транспортирования до 2000 м, скорости перемещения грузов
до 20-25 м/сек.
В различных странах ведутся работы по
совершенствованию конструкции пневмоустановок. Отмечаются следующие новые
пневмоустановки, используемые на промышленном транспорте.
В США фирма Goodrick разработала быстрый и
дешевый способ перемещения сыпучих грузов пневматическим транспортом,
основанным на принципе подачи воздуха, чтобы сообщить сыпучему материалу
свойства текучести для перемещения подобно жидкости. Основным элементом системы
является продольный закрытый желоб на дне цилиндрического резервуара с
облегчающими цилиндр до половины двойными стенками, изготовленными из пористого
материала. Воздух, подаваемый компрессором, проходит через поры стенок и пористую
перегородку пневможелоба и аэрирует материал. Последний течет по желобу к
выгрузочному отверстию в центре резервуара и далее под давлением
транспортируется по трубопроводу к месту выгрузки. Применение аэрации
увеличивает полезный объем сосудов, так как позволяет обходиться без наклонного
или конусного дна для выдачи материала.
На некоторых предприятиях США для
транспортирования муки, глины, крахмала, кварцевого порошка, талька,,
порошкообразных полихлорвиниловых смол, металлических порошков и других
материалов по трубопроводам вместо-обычных вакуумных или напорных
пневмоустановок используются системы, оборудованные новыми червячными
насосами-питателями, которые выпускает фирма Robbins and Myers.
транспортируемый продукт из бункера с флюидизационной камерой поступает в
насос-питатель, где он движется в карманах, образованных между червячным
ротором и внутренней двухзаходной винтовой поверхностью корпуса. таким образом,
материал беспрерывно выталкивается в транспортный трубопровод. Для создания
требуемой текучести (флюидизации) необходимо небольшое количество воздуха,
подводимое через штуцера флюидизационной камеры бункера и насоса, а также через
штуцер на напорной стороне насоса.
Системы с червячными насосами пригодны для
транспортирования по трубопроводам диаметром до 76,2 мм на расстояние до 120 м
при максимальном подъеме до 22,5 м; производительность систем до 18 т/ч .
Небольшие скорости транспортирования порядка 90-270 м/минпозволяют уменьшить
мощность привода в 25 раз по сравнению с обычными установками пневмотранспорта,
работающими на скоростях 900-1500 м/мин.
Основное преимущество установок с червячными
насосами заключается в значительном упрощении систем транспортирования
(отпадает необходимость в вентиляторах, воздухоотделителях, пневмозатворах и
другом вспомогательном оборудовании) и получении вследствие этого снижения
стоимости порядка 30-60% по сравнению с обычными установками пневмотранспорта.
Для предотвращения быстрого выхода из строя
трубопроводов при транспортировании абразивных материалов применяются различные
покрытия внутренней поверхности труб. В РНР в качестве антиабразивного
протектора применен гипалон (хлоросернистый полиэтилен). Его коррозионное
сопротивление в 20 раз выше, чем у натурального каучука. В ФРГ рекомендуется
применять вместо стальных труб синтетические, более стойкие к истиранию. Колена
трубопроводов изготовляются легкозаменяемыми, а также особой конструкции,
исключающей действие воздушных завихрений. Это достигается благодаря воздушной
подушке, образующейся внутри колен при помощи дополнительно вдуваемого
воздушного потока через сопла, устроенные в специальной подводке.
В СССР несмотря на ряд преимуществ
пневматический транспорт применяется еще в незначительных размерах. Всего в
стране имеется около 100 пневмотранспортных установок производительностью от 1
до 200 т/ч , преобладающей дальностью транспортирования от 50 до 200 м и
максимальной до 1000 м (Ступинская тЭЦ).
На перспективу намечается значительно расширить
применение пневмотранспорта. До 1970 г. пневмоустановки намечается внедрить на
30 объектах, объем перевозок грузов к этому времени превысит 100 млн. т в год.
. Теоретические основы работы
пневмотранспортных установок
Физические свойства воздуха:
Атмосферный воздух представляет собой смесь
различных газов (азота, кислорода, углекислоты и др.) и водяных паров.
Количество водяных паров, содержащихся в воздухе, зависит от его температуры.
Воздух с максимальным содержанием водяных паров называется насыщенным. Воздух,
в котором отсутствуют водяные пары, называется сухим. Воздух промежуточного
состояния (ненасыщенный) характеризуется относительной влажностью φ,
которая
представляет собой отношение концентрации водяного пара ненасыщенного воздуха к
концентрации водяного пара насыщенного воздуха при одинаковых температуре и
давлении:
где ωп-концентрация
водяного пара в ненасыщенном воздухе, Н/м3; ωн.п-
концентрация водяного пара в насыщенном воздухе, Н/м3
Относительная влажность часто выражается в
процентах:
Наиболее полно физическое состояние воздуха
характеризуется его удельным весом, плотностью, давлением и вязкостью.
Удельный вес γ выражает
вес единицы объема воздуха:
где G - вес (сила тяжести), Н; υ
- объем
воздуха, м3
Плотностью ρ называется
количество массы в единице объема:
где m - масса воздуха, кг.
Давление Р - физическая величина, равная силе F,
действующей на единицу площади поверхности S по нормали к ней:
Давление воздуха измеряется в Н/м2 или Па.
В пневмотранспортных установках различают
абсолютное и относительное (избыточное) давление воздуха в трубопроводе.
Если за начало отсчета принимается абсолютный
вакуум, давление называется абсолютным (Р). Если за начало отсчета принимается
атмосферное давление, то давление называется относительным (Н). Относительное
давление может быть больше атмосферного (в нагнетательных трубопроводах) и
меньше атмосферного (во всасывающих трубопроводах).
С увеличением относительной влажности воздуха
его удельный вес и плотность уменьшаются. Однако влияние относительной
влажности незначительно и в практических расчетах им пренебрегают. При
изменении температуры и давления воздуха его удельный вес и плотность можно
определить из соотношения
где γо,
ρо,
Ро и То имеют стандартные значения (γо
= 11,82 Н/м3; ρо=1,2кг/м3; Ро =101
367 Па; То =293°К).
Вязкость воздуха характеризуется коэффициентом
абсолютной или динамической вязкости τ, определяемым
опытным путем. Коэффициент абсолютной вязкости воздуха зависит от его
температуры, с повышением которой он увеличивается. Для стандартного воздуха
τ
= 17,95·10-6 Н·с/м2
В расчетах чаще применяют коэффициент
кинематической вязкости
Значение v
зависит не только от температуры, но и от давления. Для стандартного воздуха
коэффициент кинематической вязкости v
= 14,9·10-6 м2/с.
пневматический транспортирование
вакуумный нагнетательный
Заключение
Таким образом, пневмотранспорт является наиболее
удобным и продуктивным способом транспортировки сырья (насыпных грузов) на
сегодняшний день, и наиболее экономичным. На данном этапе пневмотранспорт
модернизируется, совершенствуется, появляются новые патенты на ту или иную
технологию по модернизации. Пневмотранспорт - сложная система, в которой нужно
учесть множество факторов, которые могут повлиять на работу данной системы.
Пневмотранспорт широко используется не только в промышленности строительных
материалов, но и в пищевой, фармацевтической и деревообрабатывающей
промышленности.
Список литературы
1. Справочник по аспирационным
и пневмотранспортным установкам - Н.П. Володин, М.Г. Касторных, А.И. Кривошеин.
. Пневмотранспортное
оборудование. Справочник - М.П. Калинушкин
. Псевдоожижение и
пневмотранспорт сыпучих материалов - Разумнов И.М.