Новая машина для смесеприготовленияПеред расчетом необходимо установить производительность установки (материалопровода) Gм, выяснить физико-механические характеристики (размер частиц, плотность, скорость витания) транспортируемого груза, иметь принципиальную схему пневмотранс-портной установки с указанием длин прямолинейных участков и геометрических характеристик отводов, т. е. радиусов закруглений и углов поворота. Принципиальная схема однотрубной высоковакуумной установки приведена на рис. 7.15.
Одной из особенностей расчета таких установок является учет изменения состояния (плотности) воздуха в процессе его перемещения от загрузочного устройства к воздуходувной машине. Это обусловлено значительным изменением давления по длине материалопровода. В результате изменения плотности воздуха в процессе движения обратно пропорционально изменяется его объем, что обусловливает изменение скорости перемещения в такой же пропорции.

Во избежание возникновения больших величин скоростей воздуха и материала в процессе транспортирования материалопроводы высоковакуумных установок делают ступенчатыми.
Минимальный диаметр материалопровода в месте загрузки, максимальный — у разгрузителя. Число участков материалопровода с постоянным сечением устанавливается расчетным путем.
Руководствуясь опытом эксплуатации высоковакуумных установок для выгрузки зерна из судов, принимают:

минимальную скорость воздуха в начале каждого участка материалопровода vн = 21-22 м/с;

максимальную скорость воздуха в конце каждого участка материалопровода vк = 26- 28 м/с;

концентрацию смеси n(ню) = 20…22 кг/кг.

В начале первого участка материалопровода давление воздуха равно атмосферному, т. е. р_1н = 10⁵ Па, и скорость воздуха, согласно принятым условиям, v1н = 22 м/с, а v_1к = 26 м/с. Начальная плотность воздуха р_1н = 1,2 кг/м³; конечная плотность воздуха

Давление воздуха, исходя из рассчитанной плотности в конце первого участка,

Потери давления в первом участке, равные разности давлений в начале и в конце участка

Составим уравнение потерь давления для первого участка, в который включим пневмоприемник и прилегающий к нему участок вертикального материалопровода длиной l1. В этом участке общие потери давления будут складываться из потерь давления в приемнике, на разгон смеси, на подьем и на трение смеси:

где i — коэффициент потерь давления на разгон зерна, отнесенный к единице производительности (1 т/ч), значения которого можно определить по графику (рис. 7.16)

Rч — удельные потери давления на 1 м трубопровода при перемещении чистого воздуха, Па/м; значения следует принимать по графику (рис. 7.17) в зависимости от скорости воздуха и диаметра материалопровода; кз.в — коэффициент увеличения сопротивления при перемещении зерна в вертикальных материалопроводах, значения которого берут из табл. 7.6.
В этом уравнении неизвестным является длина первого участка l1 В качестве приемника в установках высокого вакуума используют специальные приемники типа «сопло», длина (/соп) которого равна 1 м и коэффициент местного сопротивления ?пр = 1,8.

Величина расходной концентрации n(ню) вводится в расчет с уточнением

В расчетах, исходя из заданной производительности GM, предполагаемой расходной концентрации и скорости воздуха v_1н в материа-лопроводе рассчитывают диаметр материалопровода на первом участке

Полученное значение d1 округляют до ближайшего стандартного и по принятому значению уточняют величину расходной массовой концентрации при неизменном значении v_1н. В дальнейшем уточненное значение n будет использоваться во всех последующих расчетах.
Таким образом, уравнение для первого участка можно привести к виду

где G’ — производительность материалопровода, т/ч.
На основании вышеизложенного все слагаемые правой части уравнения, кроме четвертого и последнего, можно рассчитать численно и вычислить величину l1:

где l1 — длина участка материалопровода диаметром d1.
После расчета величины l1 необходимо проверить правильность составленного уравнения для первого участка.

Условием правильности является соотношение l1 < lверт. В случае невыполнения этого условия необходимо в уравнение включить полную длину вертикального участка, указанную на схеме, отвод и как неизвестное длину l1 на горизонтальном участке материалопровода. В данном случае считаем, что l1 < lверт и начало второго участка находится на вертикальном трубопроводе. Второй участок будет в себя включать оставшуюся часть вертикального материалопровода длиной l2в = lверт - 11, отвод с вертикали на горизонталь и некоторый участок горизонтального материалопровода l2г. Уравнение потерь давления на втором участке будет в себя включать потери давления на трение и на подъем на участке 12в, потери давления в отводе, на разгон после отвода и на трение на горизонтальном участке 12г Второй участок материалопровода будет выполнен из трубопровода большего диаметра по сравнению с первым. Задача увеличения диаметра — это снижение скорости воздушного потока, возросшей к концу первого участка до 26 м/с, вновь — до 22 м/с.
Исходя из этого

По расчетному значению d’₂ принимают ближайшее стандартное значение d₂, для которого уточняют значение начальной скорости воздуха v2н в начале второго участка.
В данном случае

Плотность воздуха в конце второго участка

В случае, если d’₂ = d₂, т. е. расчетное значение d’₂ соответствует стандартному v_2н = 22 м/с, v_2к = 26 м/с:

Для этого случая давление воздуха в конце второго участке

Потери давления на втором участке

Составляем уравнение потерь давления для второго участка с учетом составляющих для этого участка

В этом уравнении неизвестной является величина l_2г, которая может быть вычислена из зависимости

где l_2г — длина участка материалопровода диаметром d₂; Rч i ,- — удельные потери давления на 1 м длины трубопровода при перемещении чистого воздуха в i-м участке материалопровода, значения которых можно брать из графика (см. рис. 7.17); k_з.в -коэффициент увеличения потерь давления при перемещении смеси воздух—зерно в вертикальных материалопроводах, значения которого приведены в табл. 7.6; к_о.з — коэффициент увеличения потерь давления при перемещении смеси в отводе с вертикали на горизонталь, значения которого приведены в табл. 7.7; кз.г — коэффициент увеличения потерь давления при перемещении смеси воздух—зерно в горизонтальных материалопроводах:

здесь R_отв — радиус закругления отвода, м; d2- диаметр материалопровода на 2-м участке, м; i_oтв— коэффициент потерь давления на разгон зерна после отвода.

В нашем случае для отвода в 90o и значительной длине прямого участка за отводом при Rотв/d = 5…9 iотв = 0,5 i.

Третий участок материалопровода, имеющий больший диаметр по сравнению со вторым, включает в себя, согласно схеме, только горизонтальный участок (см. рис. 7.15). В этом участке суммарные потери давления будут включать в себя только потери на трение аэросмеси.

Диаметр материалопровода d’3 на этом участке, как и в предыдущем случае, определяем, исходя из задачи снижения скорости воздушного потока до 22 м/с:

Полученное значение d₃‘ округляют до ближайшего стандартного d3, для которого уточняют значение начальной скорости воздуха

Если расчетное значение d’₃ соответствует стандартному d₃, то v_3н =22 м/с
Параметры воздуха в начале третьего участка

Полагая, что третий участок включает в себя оставшуюся часть горизонтального материалопровода установки, определим его длину

Приняв предварительно среднее значение скорости воздуха на третьем участке таким же, как и в предыдущих, т. е. порядка v_ср3 = 24 м/с, определим потери давления в нем:

Параметры воздуха в конце третьего участка будут:

Потери давления в шарнирном колене на входе в разгрузитель не учитываем.
Потери давления в разгрузителе

Обычно в пневмоустановках для выгрузки зерна из судов используют объемные разгрузители со встроенными циклонами, используемыми как первая ступень очистки транспортного потока воздуха в пневмосистеме. В качестве второй ступени очистки воздуха используют обычно батарейные циклоны марки 4БЦШ, подбор которого осуществляют по расходу воздуха с учетом подсосов в разгрузителе, принимаемых в пределах 2 %. Диаметр цилиндрической части объемного разгрузителя

Потери давления в батарейном циклоне для вторичной очистки воздуха

здесь Fвх —площадь сечения входного патрубка батарейного циклона, м².
Плотность воздуха рвх на входе в батарейный циклон можно принять равной плотности воздуха в конце третьего участка материалопровода.

Потери давления в соединительных воздуховодах до и после батарейного циклона определяют так же, как и при расчете аспира-ционных сетей. При этом скорость воздуха в воздухопроводах принимают равной 12-14 м/с.

Обычно потери давления в соединительных воздуховодах Д pв.в составляют 200-400 Па.
Общие потери давления в пневмосистеме

Подбор воздуходувной машины осуществляют по расчетным величинам потерь давления ?р_расч и расхода воздуха Q_расч:

Потребная мощность для привода воздуходувной машины

где ?_в.м — КПД воздуходувной машины, значение которого берется из характеристики подбираемой воздуходувной машины; ?пр — КПД привода; ?пр= 0,95…0,98.
Для обеспечения выгрузки транспортируемого груза из разгрузителя и поддержания при этом герметичности узла разгрузки под разгрузителем устанавливают шлюзовой затвор. Подбирают шлюзовой затвор по производительности:

где к₃ — коэффициент заполнения ячеек ротора; для зерна к₃ = 0,7…0,8; р_м — плотность зерна; р_м= 0,75 т/м3 = 750 кг/м³; n — частота вращения ротора затвора; n = 20…40 об/мин; V — объем ячеек ротора, м³ (л).
При проектировании, задавшись частотой вращения ротора, определяют потребный объем ячеек ротора, исходя из производительности,

По потребному объему выбирают ближайший по объему стандартный шлюзовой затвор и уточняют для него частоту вращения ротора. После этого определяют необходимую мощность электродвигателя и тип его выбирают по каталогу. Затем определяют общее передаточное число и подбирают редуктор для привода шлюзового затвора.