Исходными данными для расчета внутрицеховых систем пневмо­транспорта являются:

А) характеристика и количество отходов или материалов, подлежа­щих транспортированию (удалению) от каждого приемника;

Б) расходы воздуха, подлежащего удалению от приемников де­ревообрабатывающих станков и от напольных отсосов;

В) выбранная трасса сети воздуховодов и места установки нагне­тателей и очистных устройств.

Характеристика отходов или материалов и их количество прини­маются по технологическим данным работы станков, а расход воздуха, необходимого для транспортирования, устанавливается по опытным данным, имеющимся в справочной литературе. Расход воздуха должен быть достаточен для транспортирования примесей, а скорость его дви­жения в воздуховодах должна быть не менее транспортирующей ско­рости.

Массовая расходная концентрация смеси, т. е. отношение массово­го расхода транспортируемого материала к массовому расходу транс­портирующего воздуха:

(XXII .14)

Или

(XXII .15)

Где Up — массовая расходная концентрация смеси; GM — массовый расход транс­портируемого материала, кг/ч; GB — массовый расход воздуха, кг/ч; LB — объемный рас­ход воздуха, м3/ч; рв — плотность воздуха, кг/м3.

Для внутрицеховых пневмотранспортных систем при транспортиро­вании древесных стружек и опилок средняя массовая расходная концен­трация смеси рр находится в пределах 0,1—0,6. Значение рр в различ­ных участках системы будет различным, так как расход воздуха, уда­ляемого от станка, определяется конфигурацией встроенного приемника (местного отсоса), скоростью движения отходов, создаваемой режущим инструментом станка, и требуемой скоростью движения воздуха в ха­рактерном сечении отсоса, а количество отходов определяется произво­дительностью станка. При этих условиях соотношение количества отходов и расхода воздуха для станков различного назначения оказы­вается различным.

При расчете межцеховых пневмотранспортных систем расход воз­духа, м3/ч, определяют по оптимальной массовой расходной концентра­ции смеси

LB = —— . (XXII .16)

PBf*P

Оптимальную массовую расходную концентрацию смеси рр выби­рают путем сравнения вариантов расчета требуемой мощности пневмо - транспортной установки, считая за оптимальную ту концентрацию, при которой мощность установки окажется минимальной.

Для пневмотранспортных систем среднего давления массовая рас­ходная концентрация смеси р, р принимается в пределах 0,7—2.

В пневмотранспортных системах высокого давления возможно уве­личение массовой расходной концентрации р, р до 5.

При расчете воздуховодов систем пневмотранспорта определяют диаметры всех участков сети воздуховодов и потери давления в сети при транспортировании по ней воздуха и примесей (материалы или от­ходы) .

На основании расчетов по определению потерь давления подбирают побудители тяги — нагнетатели, а по характеристике примесей и по рас­ходу воздуха выбирают тип и размеры очистных устройств.

При расчете потерь давления особое внимание следует обращать на увязку сопротивлений участков сети с тем, чтобы невязка в потерях давления на отдельных участках и ответвлениях не превышала 10%. Такая тщательность увязки особенно необходима при расчетах систем с разветвленной сетью воздуховодов, так как при наличии любых по значению невязок будет происходить перераспределение расходов воз­духа, перемещаемого по отдельным участкам, и тем большее, чем боль­ше будет невязка.

Определение диаметров всех участков сети воздуховодов и потерь давления на этих участках и в системе воздуховодов в целом проводят по формуле Дарси — Вейсбаха, пользуясь методом динамических давле­ний или методом эквивалентных отверстий.

Расчет потерь давления в воздуховодах первоначально проводят для чистого воздуха. Особенность аэродинамического расчета воздухо­водов систем пневмотранспорта по сравнению с расчетом воздуховодов для чистого воздуха состоит в необходимости учета потерь давления на «разгон» материала, т. е. учета затрат энергии на создание ускорения материала.

Составляющая скорости движения материала в направлении дви­жения воздуха при загрузке материала в воздуховод может быть равна нулю. В этом случае потери давления на «разгон» можно определять по формуле

Дрразг 2цр рв ~ . (XXII. 17)

VB Z

При оценке местных сопротивлений отводов также приходится учи­тывать затраты энергии на разгон материала, так как при проходе транспортируемого материала через отвод он частично теряет скорость вследствие ударов твердых частиц о стенки. Потери давления в отводах зависят и от положения отводов на воздуховоде, т. е. происходит ли переход с горизонтального потока на вертикальный восходящий или с вертикального восходящего потока на горизонтальный.

Для оценки потерь давления в отводах ЛТА имени С. М. Кирова предложен условный коэффициент местного сопротивления отводов
£о. уел, учитывающий все виды потерь давления в отводах, включая и потери на «разгон» (табл. XXII.2).

Таблица XXII.2

Значения	^о. усл
При изменении направления потока		При изменении направления потока
С горизонтального на вертикальное		С вертикального восходящего на гори­
Восходящее		Зонтальное
Опилки | стружка | щепа	Опилки | стружка | щепа

Условный коэффициент местного сопротивления ОТВОДОВ £о. усл при угле поворота отводов а = 90° и радиусе закругления R = 2d

0,49 0,62 0,77 0,85 0,9 0,94

0,71 0,95 1,23 1,37 1,45 1,51

0,71 0,95 1,22 1,37 1,45 1,52

0,67 0,91 1,18 1,32 1,42 1,48

0,48 0,6 0,72 0,79 0,83 0,86

0,5 1 2 3 4 5

0,48 0,61 0,74 0,82 0,85 0,89

Заметим, что коэффициент местного сопротивления отвода а=90° при R—2d для чистого воздуха равен 0,15, и, следовательно, недоучет затрат энергии на «разгон» материала после подтормаживания в отво­дах приведет к значительным ошибкам в расчете.

После окончания расчета потерь давления в воздуховодах для чи­стого воздуха их пересчитывают для условий транспортирования смеси и прибавляют к ним потери давления на подъем материала в вертикаль­ных участках воздуховодов:

Дрсм = дР0 +/СЦр)+1ірРвг—-—, (XXII. 18)

— Щ

Где Д/?см — потери давления в сети воздуховодов при транспортировании по ней смеси, Па; Др — потери давления в сети воздуховодов при транспортировании по ней чистого воздуха, Па; К — опытный коэффициент; г — высота подъема, м.

По исследованиям М. П. Калииушкина, опытный коэффициент К зависит от многих факторов: состояния потока, вида примесей, концен­трации их, скоростей движения воздуха и примесей, размеров воздухо­водов.

Если твердые частицы примесей двигаются в потоке воздуха винто­образно, прижимаясь к поверхности стенок воздуховодов и тем самым вызывая дополнительные потери давления, то значение коэффициен­та К увеличивается. Такой характер движения имеют частицы в возду­ховодах внутрицеховых систем с короткими прямыми участками и боль­шим количеством местных сопротивлений, где рекомендуется принимать /(=1,4.

В длинных прямых участках центробежная сила, прижимающая частицы к поверхности стенок воздуховодов, становится меньше. Сила трения и коэффициент К также уменьшаются. Для пневмотранспортных систем с длинными прямыми участками значения коэффициента К при­нимают по табл. XXII.3 (рекомендации JITA имени С. М. Кирова).

Таблица XXII.3 Коэффициент К для горизонтальных участков пневмотранспортных систем Транспортируемый материал Значение К при диаметре воздуховода, мм <300 300 >300 Опилки... .................... Стружка.................................... Технологическая щепа............................... 0,7 0,65 0,6 0,82 0,78 0,7 0,96 0,9 0,8

Общие потери давления всей пневмотранспортной системы склады­ваются ИЗ потерь давления В сети воздуховодов Дрем и потерь давления в очистных устройствах Дро. у (циклоны, фильтры). К общим потерям давления добавляется запас в размере 10%: 1

2ДРс =1,1 (ДРсм + Аро. у), (XXII. 19)

Где Дро. у — потери давления в очистных устройствах, Па.

К расчетной производительности системы по воздуху также добав­ляется запас в размере 15% на подсос воздуха:

LC = 1,15LB, (XXII. 20)

Где Lc — объемный расход воздуха в системе с учетом запаса, м3/ч; L, — расчет­ный расход воздуха в системе, м3/ч.

По найденным значениям потерь давления А/?с и объемного расхо­да воздуха U подбирают нагнетатель (вентилятор, турбовоздуходувка или ротационная машина).

Пример XXII.1. Рассчитать воздуховоды универсальной системы пневмотранспор­та древесных отходов, изображенной на рис. XXII 8; рассчитать и выбрать вентиля­торный агрегат и подобрать циклон для отделения древесных отходов от воздуха.

К магистральному коллектору присоединены 19 деревообрабатывающих станков и два напольных отсоса. Общий расход воздуха, удаляемого от станков и напольных отсосов, составляет 2L=21 400 м3/ч (заданный расход воздуха).

Для удаления смеси воздуха и отходов от магистрального коллектора намечается два места: с ленты транспортера в конце коллектора и в противоположном его торце. Массовая расходная концентрация смеси на участках от мест отбора смеси из коллек­тора до циклонов составляет соответственно рР1=0,15 и р, Р2=0,05. Массовая расход­ная концентрация смеси в ответвлениях составляет р, р = 0,1.

Потери давления на подъем материала в вертикальных участках воздуховодов не учитывать, так как при массовой расходной концентрации смеси меньше 0,2 они будут незначительны.

Решение. Расчет' воздуховодов проводим по методу динамических давлений. Все исходные и расчетные данные сводим в табл. XXII.4. В таблице приведены ре­зультаты расчета ответвлений для четырех станков и одного напольного отсоса. Рас­чет остальных ответвлений проводится аналогично.

Рис. XXII.8. Расчетная схема универсальной системы пневмотранспорта с магистраль - нцм коллектором Цифры в рамках — номера станков; цифры в кружках — номера расчетных участков; d — диаметр воздуховода, мм; L — расход воздуха, проходящего по воздуховоду, м3/ч

Определение коэффициентов местных сопротивлений (к табл. XXII.4). У всех отводов Я—2d. Коэффициенты местного сопротивления от­водов приняты с учетом потерь давления на «разгон» материала за отводом £=0,32.

Таблица XXII.4

Заданные величины

Расчет воздуховодов универсальной системы пневмотранспорта

Принятые величины

S К - Из и я » Ч а

Потери давления Д р, Па

2 Д р, Па (на чистом воздухе)

Станок или участок

52 rv £ о S g

К s

Ь-Г ^

Рейсмусовый односто­ронний

Круглопильный

Рейсмусовый двухсто­ронний:

Верхняя ножевая го­ловка

Нижняя ножевая го­ловка

1 7 13 14 18 24

СР6-6 Ц-5

1320 905 2460 2560 1090 910

1320 840 2500 2500 1100 840

160 140 200 225 140 140

7,5 12 3,9 7,5 8 14

0,92 1,74 0,35 0,59 1,15 2,03

18 16 18 18 19 16

18 16.3 21,7 18 19,6 16.4

0,123 0,145 0,091 0,078 0,143 0,145

2,96 2,96 2,32 3,28 2,12 2,64

3,88 4,7 2,67 3,87 3,27 4,67

194 160 282 194 23 Г 162

755 752 753 752 758

СР2- 12-1

756 Средние потери дав­ления в от­ветвлении ДрСр = = 755 Па 908

УН

Напольный отсос, тип II

25

0,033

2,2

755+908=1663

52

11 300

450 1,71

3,91

232 19,7

Универсальный

Магистральный возду­ховод системы № 1

450

26

11 300

0,033

755+772=1527

19,7 ,45

3,33

44

232

772

То же, системы № 2

Потери давления во всех ответвлениях должны быть одинаковыми или различаться не более чем на 10%.

Участок 1 — коэффициент местного сопротивления входа £=1, трех отводов £ = = 0,32-3 = 0,96, выхода в коллектор £=1; 2£ = 2,96.

Участок 7 — коэффициент местного сопротивления входа £=1, трех отводов £ = = 0,32-3 = 0,96, выхода в коллектор £=1; 2£=2,96.

Для увязки потерь давления на участке 7 с потерями давления на участке 1 ско­рость движения воздуха увеличена до ив=16,3 м/с, а расход увеличен до £в = 905м3/ч при d=140 мм; на участке 7 при диаметре d= 125 мм потери давления будут зна­чительно больше 755 Па.

Участок 13 — коэффициент местного сопротивления входа £=1, отвода £=0,32, выхода в коллектор £=1; 2£=2,32.

Расход воздуха на участке оказался меньше заданного на 1,5%, что допустимо (меньше 5%).

Участок 14 — коэффициент местного сопротивления входа £= 1, четырех отводов £ = 0,32-4 =1,28, выхода в коллектор £=1; 2£ = 3,28.

Участок 18 — коэффициент местного сопротивления входа £ = 0,8, отвода £ = 0,32, выхода в коллектор £=1; 2£ = 2,12.

Участок 24 — коэффициент местного сопротивления входа £=1, двух отводов £=0,32-2 = 0,64, выхода в коллектор £=1; 2£=2,64.

Участок 25 — коэффициент местного сопротивления выхода из коллектора £= = 0,5, пяти отводов £ = 0,32-5=1,6, диффузора перед вентилятором £ = 0, конфузора за вентилятором £ = 0,1; 2£ = 2,2.

Участок 26 — коэффициент местного сопротивления отбора из коллектора £=0,5, четырех отводов £ = 0,32-4=1,28, диффузора перед вентилятором £ = 0, конфузора за вентилятором £=0,1; 2£=1,88.

Подбор оборудования. Производительность каждой системы с учетом 15% на подсос воздуха составит:

Lc= 11 300-1,15= 13 000 м3/ч.

Выбираем циклоны конструкции Гипродревпрома Ц-1150 с = 0,165 м2 и £—

= 5,4

Скорость движения воздуха во входном патрубке циклона 13000

21,8 м/с; рд = 285 Па.

3600-0,165

Потери давления в циклоне

Дрц= 5,4-285= 1535 Па.

Выбираем вентиляторы типа ЦП7-40 № 8. Полное давление, создаваемое вен­тилятором при перемещении смеси воздуха и древесных отходов, с учетом запаса по­терь давления в размере 10% составит:

В системе № 1

2Дрс = 1,1 [755(1 + 1,4-0,1)+ 908(1 + 1,4-0,15)+ 1535] = 3830 Па;

В системе № 2

2Дрс = 1,1 {755(1 + 1,4-0,1)+ 772(1 + 1,4-0,05) + 1535] = 3600 Па.

Для обеих систем принимаем одинаковые комплекты вентиляторных установок Р8-8а: вентилятор типа ЦП7-40 № 8—производительность L=13 000 м3/ч, давление р = 3720 Па, схема исполнения 6, частота вращения «=1620 мин-1, шкив 8В280; элек­тродвигатель типа А02-81-4 — мощность N = 40 кВт, частота вращения «=1470 мин-1, шкив 8В315. Передача клиноременная, восемь ремней В-3000.

Пример XXI 1.2. Рассчитать систему пневмотранспорта с разветвленной сетью воз­духоводов, схема которой изображена на рис. XXII.9.

К системе подключены 10 станков и один постоянно действующий напольный от­сос. Общий расход воздуха, удаляемого от станков и напольного отсоса, составляет 2L=11 540 м3/ч (заданный расход воздуха). Средняя массовая расходная концентра­ция смеси в системе Цр = 0,1. Потери давления на подъем материалов в вертикальных участках воздуховодов не учитывать, так как р, р<0,2.

Решение. Расчет воздуховодов проводим по методу динамических давлений. Все исходные и расчетные данные сводим в табл. XXII.5.

Определение коэффициентов местных сопротивлений (к табл. XXI 1.5). У всех отводов R=2d; коэффициенты местного сопротивления отво­дов приняты с учетом потерь давления на «разгон» материала за отводом £=0,32.

Рис. XXII.9. Расчетная схема системы пневмотранспорта с разветвленной сетью воздухо­водов

Цифры в рамках — номера станков; цифры в кружках —• номера расчет­ных участков; d — диаметр возду­ховода, мм; l — расход воздуха, проходящего по воздуховоду, м3/ч

Участок 1 — коэффициент местного сопротивления входа £=Г, четырех отводов £=0,32-4=1,28, тройника вытяжного У-образного £=0,1; 2£=2,38.

Участок 2— коэффициент местного сопротивления входа £—0,8, трех отводов £ — 0,32-3=0,96, тройника вытяжного У-образного £=0,1; 2£=1,86.

Для увязки потерь давления с участком 1 скорость на участке 2 увеличена до 19,4 м/с, а расход увеличен до 1075 м3/ч.

Участок 3— коэффициент местного сопротивления отвода £=0,32, тройника вы­тяжного— боковое ответвление £=0,1; 2£=0,42.

Участок 4 — коэффициент местного сопротивления входа £=1, четырех отводов £ = 0,32-4 = 1,28, тройника вытяжного на проход £==0,03; 2£=2,31.

Потери давления на участке должны быть увязаны с суммой потерь давления на участках 1 и 3.

Участок 5 — коэффициент местного сопротивления тройника вытяжного на про­ход £=0,03.

Участок 6 — коэффициент местного сопротивления входа £=1, трех отводов £= = 0,32-3=0,96, тройника вытяжного У-образного £=0,1; 2£=2,06.

Участок 7—коэффициент местного сопротивления входа £=0,8, двух отводов £=0,32-2=0,64, тройника вытяжного У-образного £=0,1; 2£=1,54.

Участок 8 — коэффициент местного сопротивления отвода £=0,32, тройника вы­тяжного — боковое ответвление £=0,1; 2£=0,42.

Участок 9 — коэффициент местного сопротивления тройника вытяжного на проход £=0,03.

Участок 10 — коэффициент местного сопротивления входа £=0,8, трех отводоз £=0,32*3=0,96, тройника вытяжного — боковое ответвление £=0,1; 2£=1,86.

Участок И—коэффициент местного сопротивления отвода £=0,32, тройника вы­тяжного У-образного £ = 0,1; 2£=0,42.

Участок 12 — коэффициент местного сопротивления трех отводов £=0,32-3=0,96, диффузора перед вентилятором £=0; конфузора после вентилятора £=0,1; 2£=1,06.

Подбор оборудования. Производительность системы с учетом 15% на подсос воздуха составит:

L0 = 12 335-1,15 = 14 200 м3/ч.

Выбираем циклон конструкции Гипродревпрома Ц-1400 с /п = 0,245 м3 и £=5,4.

Скорость движения воздуха во входном патрубке циклона

14 200

°в = 3600-0,245 = 16,2 М/С; Рд = 157 Па'

Потери давления в циклоне

Дрц = 5,4-157 = 850 Па.

Выбираем вентилятор типа ЦП7-40 № 8. Полное давление, создаваемое венти­лятором при перемещении смеси воздуха и древесных отходов, с учетом запаса потерь давления в размере 10% составит:

2Дрс = 1,1 [1485 (1+ 1,4-0,1) + 850] = 2810 Па.

L-f320

5260

Принимаем комплект вентиляторной установки Р8-7: вентилятор типа ЦП7-40 № 8 — производительность L=14 200 м3/ч, давление р=2750 Па, схема исполнения 6, частота вращения «=1440 мин-1, шкив 8В280; электродвигатель типа А02-81-4 — мощ­ность #=40 кВт, частота вращения п=1470 мм-1, шкив 8В280. Передача — клино - ременная, восемь ремней В-3000.

Таблица XXII 5

Расчет системы пневмотранспорта с разветвленной сетью воздуховодов Заданные величины Принятые величины Cd! d X Га ц К Я к В Га Г >. К Станок или участок Марка станка Минимальный расход LB, м7ч Минимальная скорость »в, м/с Длина участка 1, м Я І1 Fit о X Cd р. Скорость 1>в, м/с Диаметр d, мм ■а-" ТҐ —s TF I 2 Ч ю << 43 я 1 f"1 D 2 1 W + << 1 43 Динамическое Дав' ление Рд, Па Потери давления А р. Па Е А р, Па (на чйстом воздухе) 1 1 Рейсмусовый односто­ронний СР6-6 1320 18 4,8 1320 18,2 160 0,121 0,58 2,3 8 2,96 199 589 — 2 2 Фрезерный с верхним расположением шпинде­ля ВФК-1 960 18 5 1075 19,4 140 0,143 0,72 1,86 2,58 225 580 — — 3 Сборный участок — — — 3,5 2395 21,2 200 0,09 0,32 0,42 0,74 269 198 589+198 = 787 3 4 Фуговальный СФ25-1 960 1В 11 1020 18,4 140 0,143 1,57 2,31 3,88 203 790 — 5 Магистраль — — — 4- 3415 19,3 250 0,069 0,28 0,03 0,31 223 69 787+69 =г 856 4 6 Рейсмусовый односто­ронний СРЗ-5 1080 18 6,5 1080 19,5 140 0,143 0,94 2,06 3 228 684 — Н о 7 Напольный отсос, тип II — 1100 19 5,8 1220 22 140 0,143 0,83 1,54 2,37 290 690 _ — 8 Сборный участок — — — 3,2 2300 20,3 200 0,091 0,29 0,42 0,71 247 176 684+176 = 860 — 9 Магистраль — — — 3,7 5715 20,4 315 0,052 0,19 0,03 0,22 250 55 860+55 = 915 5 10 Ленточнопильный ЛС-40 1200 16 4,9 1360 24,5 140 0,141 0,69 1,86 2,55 360 920 — — 11 Магистраль — — — 2,5 7075 19,9 355 0,045 0,11 0,42 0,53 237 126 915+126=1041 — 12 Магистраль — — — 16,2 12 335 21,6 450 0,033 0,53 1,06 1,59 279 444 1041+444=1485