В последнее время получают развитие новые типы пневмати­ческих транспортных установок, в которых движение материала происходит с очень высокой концентрацией смеси при уменьшен­ных расходах воздуха, как говорят, «движение в плотной фазе».

Принцип действия таких установок основан на свойстве порош­ковых материалов приобретать легкую подвижность (текучесть), близкую к текучести жидкости при вдувании в них капиллярно распределенного воздуха. Такое насыщение порошкового мате­риала воздухом называется аэрацией.

В настоящее время аэрирующие установки используют для транспортирования порошковых материалов по горизонтали (пнев­матические транспортирующие желоба) и по вертикали (пневма­тические подъемники), а также в си л осах, автоцементовозах, вагонах-цементовозах и др. При этом расход энергии в таких установках меньше, чем в механических конвейерах.

На рис. 151 показан пневматический транспортирующий желоб (аэрожелоб), который представляет собой слегка наклонный лоток (уклон 4—5%), состоящий из отдельных секций, штампованных из листовой стали. Отдельные секции имеют фланцы и соединены между собой болтами.

17*

259

Желоб по высоте разделен пористой перегородкой, образующей диище верхнего желоба. Швы между соседними плитками тща­тельно замазаны специальной замазкой из смеси жидкого стекла

Рис. 151. Схема аэрожелоба: / — бункер; 2 — течка; 3 — желоб; 4 — приводной электродвигатель; 5 — всасывающий фильтр; 6 — вентилятор; 7 — дроссель; 8 — гибкий шланг; 9 — пористая перегородка; 10 — фильтр

Мый воздух проходит через поры днища, проникает в материал и аэрирует его. Аэрированный порошок течет по наклонному желобу до места разгрузки. Воздух, прошедший через материал, очи­щается при помощи простейших матерчатых фильтров и поступает В атмосферу. Для аэрации необходимо, чтобы воздух вводился В порошковый материал в виде мельчайших струек. Для этой цели В пневматических транспортирующих желобах воздух подается через пористые керамические плитки или через многослойную техническую ткаиь.

Фильтр состоит из куска ткани (шерстянка, байка) и металли­ческой сетки, предохраняющей ткаиь от вспучивания. Там, где Имеется центральная обеспыливающая установка, целесообразно Пневматический желоб включить для обеспыливания в общую систему, что позволит вытяжные отверстия плотно закрывать крышками.

Материал можно загружать в любом месте желоба при помощи выпускных лотков, течек и др. Для разгрузки устраивают разгру­зочные устройства с заслонками на отводах.

Воздух подают вентиляторами, иапор и производительность которых выбирают в зависимости от производительности уста­новки и длины транспортировании.

Экспериментальными работами ВНИИПТМАШа установлено, что поток аэропульпы в аэрожелобе при регулируемой подаче цемента можно в первом приближении рассматривать, как без­напорное движение жидкости в открытом канале.

Скорость движения цемента в пневматических транспортиру­ющих желобах составляет 0,7—1,25 м! сек.

Расход воздуха при транспортировании цемента составляет 100—130 мъ/ч на I м2 поверхности пористой перегородки. Потреб­ное давление воздуха 700—500 мм вод. Cm., насыпная плотность аэропульпы (цемент—воздух) в аэрожелобе у = 800 кг/м3.

В связи с использованием пористой перегородки из многослой­ной технической ткани вместо дефицитных пористых керами­ческих плиток применение пневможелобов расширяется. Опыты ВНИИстройдормаша показали, что хорошей перегородкой яв­ляется шестипрокладочный капроновый ремень.

Производительность пневматического желоба, как и'других устройств непрерывного транспорта, можн^ определить по фор­муле

Q = 3,6Bhv^y'm/4, (274)

Где В — ширина желоба в м;

H — высота слоя материала в м;

V — скорость движения в м! сек = 0,9 — коэффициент заполнения;

У' — насыпная плотность аэрированного материала в кг/м3.

Скорость движения материала ориентировочно может быть определена по следующей формуле::

10l/6tgp М/сек, (275)

Где B — ширина желоба в м;

Р = 5-^-6° угол наклона.

Производительность транспортных желобов достигает 120 т/ч, А длина транспортирования 40 м и более.

§ б. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ

В ряде случаев сырье иа заводы строительных материалов доставляется по трубам в потоке воды — гидравлическим транс­портом. Гидравлический транспорт применяется как в сочетании С разработкой горных пород (сырья) гидравлическим способом, так и самостоятельно для перемещения предварительно подго­товленных на карьере сырьевых материалов. 260

Принцип действия и теория гидравлического и пневматиче­ского транспортирования по существу одинаковы, хотя каждому из этих видов транспорта свойственны некоторые особенности, вы­текающие из физических свойств, присущих несущей среде, на­пример, для воды характерны большая вязкость и плотность, соизмеримая с плотностью транспортируемого материала. Поэтому при гидравлическом транспортировании учитывают потерю в весе материалов по закону Архимеда.

Скорость гидросмеси сообщается благодаря разности давлений в начале и конце трубопровода. Напор может быть естественный, возникающий при разности высотных отметок начальной и конеч-

А — с землесосом; б — с питателем; 1 — шламовый смеситель; 2 — желоб для подачи шлама; 3 — землесос; 4 — шламовый трубопровод; 5 — шламовый бассейн; 6 — бассейн для воды; 7 — насос для воды; 8 — питатель; 9 — конвейер для транспортируемого мате­риала; 10 — шламопровод; 11 — обезвоживающий грохот; 12 — приемный конвейер

Ной точек транспортирования, или искусственный, создаваемый насосами.

По способу ввода сыпучего материала в трубопровод гидравли­ческие транспортные установки разделяют:

А) с землесосами (рис. 152, а);

Б) с питателями (рис. 152, б).

Достоинство гидротраиспортных установок с землесосами в про­стоте конструктивной схемы. Недостаток — сравнительно невы­сокий напор, ограничение крупности транспортируемых кусков, s обусловленное размером проходных сечений насосного колеса.

Достоинствами гидротранспортных установок с питателями ; являются: возможность транспортирования сравнительно круп­ных кусков, работа насоса на чистой воде, более высокие концен­трации гидросмеси. Их недостаток — сложность и недостаточная надежность устройств для ввода сыпучего материала в трубо- провод, находящийся под давлением. На заводах строительных - Материалов получили применение гидротранспортные установки С землесосами.

Так же, как и при пневматическом транспортировании, основ - | иым параметром гидравлической транспортной установки является i 261 скорость гидросмеси. Воздействие гидропотока на частицу ма­териала, находящегося в вертикальном трубопроводе, аналогично воздействию при пневматическом транспортировании (см. рис. 146). С учетом потери веса по закону Архимеда скорость витания опре­деляют по формуле

Vs = сх 1) м! сек,

Где сх — коэффициент, равный, по опытам Риттеигера, 0,55; D — диаметр частицы в см ум — плотность транспортируемого материала в т! м3. Движение гидросмеси в горизонтальном трубопроводе вслед­ствие восходящих струй и градиента скоростей по вертикали по­тока при турбулентном движении жидкости обусловливает пере­мещение твердых частиц в зависимости от крупности н удельного веса во взвешенном состоянии, скачкообразно и волочением по дну. Процесс перемещения твердого материала потоком в общем слу­чае можно представить как скачкообразное движение отдельных частиц. Отрыву единичной частицы от диа предшествует трогание ее с места; средняя скорость потока, соответствующая этому состоянию, называется скоростью трогания.

С увеличением скорости потока частицы отрываются от диа и совершают скачкообразные движения. С возрастанием средней скорости потока длина траекторий, описываемых отдельными мел­кими частицами, возрастает и продолжительность пребывания их во взвешенном состоянии увеличивается. Взвешиванию мелких твердых частиц способствует подъемная сила из-за разности ско­ростей обтекания этих частиц на верхних и нижних гранях вслед­ствие большого градиента скоростей вблизи дна.

Распределение твердых частиц по поперечному сечеиию тру­бопровода зависит от средней скорости потока, гранулометриче­ского состава, удельного веса и формы частиц транспортируемого материала. В зависимости от дисперсного состава горные породы в смеси с жидкостью образуют различные двухкомпонентиые среды, которые принято разделять на тонкодисперсиые (частицы 0,05— 0,15 мм), грубодисперсные (0,15—1,5 мм) суспензии и неодно­родные дисперсные системы (частицы более 1,5—2,0 мм). Гидро­смеси чаще всего представлены полидисперсными системами, вклю­чающими частицы различных размеров.

Различают следующие режимы движения потока гидросмеси в трубопроводе.

1. Движение с близким к равномерному распределению частиц по поперечному сечению трубопровода, которое практически воз­можно при тонкодисперсных гидросмесях, а также возможно для других видов гидросмесей, ио при больших скоростях потока. Однако такой режим в последнем случае связан с большими за­тратами энергии на перемещение единицы веса материала.

2. Движение потока с неравномерным распределением твердых частиц по поперечному сечению. Этот режим возникает при сред­ней скорости потока, равной критической. Движение твердых частиц при критической скорости происходит при минимальном расходе энергии на перемещение. Поэтому иа практике, так же как и при пневматическом транспортировании, стремятся под­держивать скорость потока близкой к критической (обычно не­сколько выше) во избежание отложения частиц иа нижней стенке трубопровода.

3. Движение потока при частичном отложении частиц и с обра­зованием иа дне трубопровода неподвижного слоя. Такой режим иногда используют при перемещении абразивных материалов для меньшего изнашивания трубопроводов. При этом периодически промывают трубопровод чистой водой. Основным вопросом при определении параметров гидротранспортных установок является определение критической скорости.

Современная теория гидравлического транспортирования и экспериментальные материалы позволяют предложить ряд эмпи­рических формул для определения критической скорости транспор­тирования различных материалов, которыми пользуются при расчетах. Каждая из эмпирических формул приемлема для той области изменения параметров, для которой они были получены опытным путем.

Для глиняных шламов плотностью 1300—1400 кг! мъ скорость транспортирования принимают 1,0—1,2 м/сек.

Удельные потери (иа 1 м приведенной длины трубопровода), затрачиваемые на преодоление сопротивления в трубопроводе, для глиняного шлама могут быть вычислены по эмпирической формуле [201 внутри также плавленым базальтом. Применение специальных станков для центробежной заливки базальта значительно повышает качество таких труб. Известны случаи поверхностной закалки труб токами высокой частоты.

Особенно быстроизнашиваемыми деталями трубопровода яв­ляются колена. Наибольшее распространение получили колена со сменными стальными вкладышами. Радиус закруглений обычно равен 500—750 мм, толщина вкладышей 30—85 мм. Эффектив­ными являются колена, армированные обтесанными брусками гранита или другой крепкой породой. Срок службы таких колен в 4—5 раз больше срока службы стальных.

Пример. Определить основные параметры гидротранспортной установки для подачи глиняного шлама с карьера на цемзавод. Потребное количество шлама в пересчете на сухое вещество, т. е. абсолютно сухой глины, 180 000 т/год. Влажность глиняного шлама 60%, плотность глины 2,4 т/м3, естественная влаж­ность 25%. Режим работы гидротранспортной установки 307 дней в году по 7 ч п сутки. Расстояние транспортирования 2 км. Разность в отметках в на­чале и конце трубопровода 20 м (подъем s сторону завода). Скорость движения шлама в трубопроводе 1,2 Mi сек.

1. Содержание твердых частиц глины в 1 т шлама при его влажности 60% составит 0,4 : 2,4 = 0,166 м3.

0,4 -4- 0 6

2. Объемный вес шлама у = , ,' , ' R = 1,3 т/мА.

0,166 + 0,6

О т. - 180000 а, 84

3. Часовой расход сухого шлама — 84 т или влажного ---------------- —— =

ОО I' I 1 — 0,6

= 210 т/ч или 160 мя/ч.

4. Диаметр трубопровода

5. Удельные потери в трубопроводе

Ql !

I -0,11 - т - 0,25

ДЭ.6 ' д1.9 у у

(160 у

0,2 • 0,2й 1^1300

На 1 пог. м трубопровода, где

Т= 1Щ [11 350 (Y-1)B-1,63J =

= [11 350 (1,3 - I)5 — 1,65] = 0,26 кгс/м*.

Потери напора на всей длине галамопровода 0,0416-2000 = 38,2 м. Принимая потери напора от местных сопротивлений равными 10% и учитывая разность отме­ток в трубопроводе в 20 лг, суммарные потерн в шламопроводе составят 83,2-1,1 + + 1,3-20 = 117,5 м.

По каталогу выбираем землесос 8УВД, который при данной производитель­ности и напоре потребует двигатель мощностью 200 кет.

264