Назначение и классификация установки пневмотранспорта (аспирационной установки)

Цеховая установка пневматического транспорта предназначена для улавливания, сбора пластмассовой и алюминиевой пыли от станков, а так же для обеспечения обеспыливания и вентиляции воздуха рабочих зон у станков, использование которых сопровождается выделением в атмосферу вредных веществ. Перечень оборудования, его краткие аспирационные характеристики, и характеристика вредностей, выделяющихся при эксплуатации данного оборудования приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Аспирационные характеристики станков

Для обеспыливания воздуха рабочей зоны предусмотрено запроектировать аспирационную (вентиляционную) установку всасывающе - нагнетательного типа. Проектируемая установка будет иметь разветвлённый всасывающий трубопровод, ответвления которого будут заканчиваться приёмниками (зонтами) для улавливания пыли и испарений. Транспортируемые частицы будут перемещаться по всасывающим трубам до специально устанавливаемого перед вентилятором фильтра.

На тканевом фильтре частицы будут оседать (опадать) и скапливаться до момента очистки фильтра. После вентиляторной установки очищенный воздух будет нагнетаться в вытяжную трубу, откуда будет поступать в атмосферу.

Для исключения оседания конденсата на внутренних и наружных стенках вытяжную трубу предусмотрено теплоизолировать.

3.2.1 Основные элементы установки. Проектируемая аспирационная установка будет монтироваться из следующих элементов:

- трубопроводов;

- колен – отводов;

- тройников для параллельного соединения трубопроводов;

- переходов (расширяющих устройств);

- тканевого фильтра;

- вентилятора.

Трубопроводы. Трубопроводы внутренней сети стружкоотсасывающих ус­тановок изготовляются из листовой стали толщиной 0,6—1 мм путем фальцевания. Наружные трубопроводы изготовляются из более толстой стали (1 ÷2 мм)при помощи сварки. Фаль­цы трубопроводов делаются наружными, внутренняя поверх­ность трубопровода должна быть гладкой.

Всасывающие трубы диаметром более 350 мм, изготовлен­ные из тонколистовой стали, снабжаются кольцами жестко­сти (хомут из полосовой стали), предупреждающими сплю­щивание трубы. Кольца жесткости ставятся синтервалом в 1 м.

Трубопроводы-ответвления к подвижным режущим голов­кам выполняются из гибких металлических рукавов, конструктивные данные которых приведены в табл. 3.2.

Применяя гибкие рукава, следует иметь в виду, что их со­противление в 2—2,5 раза больше, чем у обычных трубопро­водов из листовой стали.

В установках высокого давления, работающих с высокими концентрациями смеси, применяются стальные бесшовные тру­бы (ГОСТ 8732—58) или трубы стальные электросварные (ГОСТ 10 704—63) с толщиной стенок 4-10 мм.

Колена-отводы. Колена цеховых стружкоотсасывающих установок изготов­ляются из оцдельных элементов, представляющих собой отрез­ки цилиндрической трубы, соединяемых друг с другом на фалец или при помощи сварки (рис. 28,а). Для получения плав­ного поворота число элементов в колене должно быть не ме­нее шести. При изготовлении колен особо важным является достижение гладкой внутренней поверхности, без уступов, ко­торые увеличивают сопротивление и являются причиной заку­порки трубопроводов.

Колена характеризуются углом поворота трубы α и отно­шением среднего радиуса поворота R к диаметру проходного отверстия d.

Сопротивления таких колен можно считать равным сопро­тивлению прямой трубы того же диаметра длиной:

L_пр = 10d м. (3.1)

В транспортных установках применяются колена большего радиуса R=(4÷8) d. Они изготовляются непосредственно из труб путем специального гнутья или прямоугольного суживающегося сечения путем сварки из листовой стали (рис. 3.1, б).

а – круглые сечения б – прямоугольные сечения

Рисунок 3.1 Колена-отводы из чистой стали

Потеря давления в коленах при протекании аэросмеси воздуха и материала складывается из потери на поворот потока непосредственно в колене и потери на разгон частиц материала, потерявших некоторую часть кинетической энергии при прохождении через колено. Кроме того, потери

Общая потеря давления в коленах транспортных установок определяется по формуле:

∆P_k = ζ_усл , (3.2)

где ζ_усл — условный коэффициент сопротивления, учитываю­щий как

потерю давления непосредственно в ко­лене, так и потерю на разгон материала за коле­ном.

Значение коэффициента К=0,6.

Тройники для параллельного соединения трубопроводов.

В конструкции тройника есть три особенности:

1) Потоки сливаются под очень небольшим углом (не бо­лее 10°), почти параллельно.

2) Скорость воздушных потоков в месте их слияния одина­кова.

3) Колено-отвод, как элемент, способный возмущать поток, отнесен на такое расстояние, которое обеспечивает выравни­вание потока в месте слияния.

Благодаря указанным обстоятельствам потеря давления в таких тройниках настолько мала, что практически нет основа­ний ее учитывать (ζ_тр = 0). Конфигурация и размеры смятых сечений труб в месте их соединения (сечение 1—1) выбираются в зависимости от отно­шения расхода воздуха в этих трубах Q₁,к Q₂.

При сечение смятых труб выполняется по варианту 1

По величине создаваемого напора Н_B центробежные вентиляторы разделяются на:

а) вентиляторы низкого давления… Н_B ≤ 100 мм вод. ст.;

б) вентиляторы среднего давления… Н_B =100÷500 мм вод. ст.;

в) вентиляторы высокого давления… Н_B =500÷1500 мм вод. ст.

Кроме того, они подразделяются на вентиляторы для чистого воздуха (допускается содержание пыли в воздухе до 150 мг/м³) и вентиляторы пылевые, способные пропускать через себя транспортируемый материал.

3.2.2 Расчёт аспирационной установки. Примем, что для обеспечения эффективного транспорта пылесодержащего воздуха, скорость воздуха в трубопроводах должна быть равной 15-20 м/с (глава 5[1, с. 113]).

[1, с. 9] - Святков С.Н. Внутризаводской транспорт.

Составим таблицу расчётных показателей для станков, устанавливаемых в проектируемом цехе.

3.2.3 Расчет установки пневмотранспорта. Расчет начнем с наиболее удаленного станка - для пиления штапика, обозначенного на плане и схеме позицией 11. Участок трубопровода для этого станка начинается с приемника и заканчивается у места соединения с другим трубопроводом (ответвлением от торцовки).

Как видно из расчетной развёрнутойсхемы, этот участок состоит из 16,3мпрямых труб, двух коленс углом 90° и приемника, сопротивление входа у которого оценивается эквивалентным отверстием, равным 1,4 (ζ_пр принят равным 0,5).

Чтобы найти результирующее эквивалентное отверстие данного участка, поступим следующим образом.

По количеству воздуха, которое необходимо забрать через приемник, Q=10м³/мини минимально допустимой скорости воздуха υ = 15 м/сек. Определим по номограмме № 1 (см. приложение) нужное сечение трубы S = 0,03 м².

S_вх = 1,4*0,03 = 0,042 м²

Теперь по формуле (3.3) найдем приведенную длину одного колена 90°.

(3.3)

Приведенная длина двух колей:

L_к = 2*3 = 6,0 (м).

От сложения геометрической длины прямых труб L_г = 13,1 м, приведённой длины входа пр L_вх= 6,0 ми приведенной длины колен L_к = 6,0 м получим расчётную длину всего участка:

L_р = L_вх+ L_к+ L_г ; (3.4)

L_р = 6,0+31,1+6,0 = 25,1м.

Весь этот ход расчета следует записать столбиком на развернутой схеме около соответствующего участка трубы.

По L_р = 25,1 м и 2b = 300 мм определим эквивалентное отверстие всего участка. Для этого на номограмме № 2, на оси ординат, длину 25,1 м, идя по горизонтали до наклонной, соответствующей d = 300 мм, опускается далее по вертикали вниз; на оси абсцисс находим F_ае = 0,0092 м². Найденное значение эквивалентного отверстия запишем на расчётной схеме в том месте, где этот участок сливается с другим трубопроводом, идущим к станку (поз. 3).

Теперь следует перейти к расчету участка трубы от станка поз.3. Но до этого надо вспомнить, что при параллельном соединении трубопроводов

(3.5)

Зная, что через приемник от станка поз.3 надо брать воздуха 10 м³/мин, мы можем решить заранее, какое эквивалентное отверстие F_{ае, 2} должна иметь труба от этого приемника:

м²

Наша задача заключается в подборе на этом участке трубы такого диаметра, при котором по данным очертаниям участка получится необходимое нам эквивалентное отверстие.

Возьмем сечение трубы d = 180*150 мм. При этом сечении Q = 10 м³/мин скорость воздуха будет 15,2 м/сек (по номограмме № 1), т.е. выше минимально допустимой υ_min = 15 м/сек.

Геометрическая длина прямых труб на этом участке L_г = 6,9 м.

По эквивалентному отверстию входа в приемник и 2b = 300 мм находим по номограмме № 2 L_вх = 6,5 м (от точки пересечения линии с линией 2b = 300 мм, идя по горизонтали, находим отсчет на вертикальной оси).

Приведенная длина одного колена 90⁰:

L_к = 1*2b*10 = 1*10*2*0,15 = 3,0 м.

Расчётная длина участка:

L_р = L_г+ L_вх+ L_к = 6,9+6,5+3,0 =16,4 м.

Допустимое расхождение ± 3%. Если бы мы получили эквивалентное отверстие, отличающееся от требуемого более чем на 3 %, пришлось бы взять другой размер диаметра трубы и весь расчёт участка повторить снова. При пересчёте участка всегда следует проверять скорость воздуха, которая не должна оказаться меньше минимально допустимой, указанной в таблице 20.

Если F_ае участка получится меньше требуемого, то это укажет на то, что расчёт установки следует начинать с него. В этом случае перерасчёту подлежит первый, уже рассчитанный ранее участок.

Записываем величину полученного F_ае = 0,0085 м² в том месте, где это указано на рис.46 (в месте соединения трубопроводов). Там же записываем результирующее эквивалентное отверстие обоих параллельных участков, которое определяется арифметической суммой эквивалентных отверстий соединяемых труб, т.е:

0,0092+0,0085 = 0,0177 м².

Обратите внимание на правильность расположения записей значений F_ае.

Перейдем к расчёту участка магистрали от разобранного нами тройника до тройника, где включён трубопровод от цепнодолбежного станка.

Здесь необходимо сосредоточить внимание на выборе скорости и диаметра трубы, так как именно в этом месте начинающие проектировщики часто делают ошибки.

При расчёте же любого участка магистральной трубы скорость воздуха назначается проектировщиком; эта назначаемая скорость в магистрали должна быть равна, или немного выше минимально допустимой (но не фактически полученной) скорости для всех предыдущих ответвлений. Если бы, например, в предыдущем ответвлении от торцовки мы вынужденно получили υ = 20 м/сек. (это могло бы получиться в том случае, когда участок короткий), то, несмотря на это, скорость воздуха в последующем магистральном участке следовало бы выбрать близкой к 17 м/сек (минимально допустимой скорости для стружки от фрезерного станка).

Неоправданное завышение скорости в магистральных участках не только затруднит расчёт последующих ответвлений, но и приведет, в конце концов, к неоправданно высокой затрате мощности на работу установки. По мере приближения к вентилятору скорость воздуха в магистрали желательно понемногу увеличивать, но не уменьшать. К последнему участку магистрали, там, где расположен вентилятор, обычно приходят со скоростью не выше 19-20 м/сек.

После сделанного отступления, которое необходимо запомнить, вернемся к расчёту нашего магистрального участка, по которому будет проходить воздуха 20 м³ в минуту (10+10). Диаметр трубы на этом участке можно определить по количеству протекающего воздуха и необходимой скорости, которую примем 17 м/сек (наибольшую из минимально допустимых для двух предыдущих станков).

По номограмме №1 находим, что труба должна иметь S = 0,027 м².

Результирующее эквивалентное отверстие в тройнике двух предшествовавших параллельных участков является эквивалентным отверстием входа в рассматриваемый участок, т.е.

F_{ае, вх} = 0,0177 м².

Найдем приведённую длину этого эквивалентного отверстия для трубы размером 180*150 мм. Эта длина, определяемая по номограмме № 2, будет равна L_вх = 26,5 м (два предыдущих параллельных участка имеют сопротивление такое же, как прямая труба диаметром 190 мм и длиной 26,5 м).

Расчётная длина участка:

L_р = L_г+ L_вх = 2,7+26,5=29,2 м.

По этой длине и размеру 2b = 0,3 м отыщем по номограмме №2 эквивалентное отверстие. Оно оказывается равным 0,017 м². Запишем значение этого эквивалентного отверстия в соответствующем месте на расчётной развёрнутой схеме.

Найденное эквивалентное отверстие 0,017 м², очевидно, есть результирующее эквивалентное отверстие всех рассмотренных нами участков.

Перейдём к расчёту ответвлений зачистного и сварочного станков. Мы вновь имеем случай параллельного соединения труб. Эквивалентное отверстие, которое должен иметь параллельный трубопровод от станков:

(3.6)

м.

Возьмем для этого участка трубу площадью 0,03 м², в которой скорость воздуха будет υ = 17,3 м/сек. По номограмме определим L_вх =5,4 м.

Расчётная длина участка:

L_р = L_г+ L_вх+ L_к = 5,4+5,1+3,0=13,5 м.

Определение расчётной длины ответвления L_р = 13,5 м видно из записи на расчётной развёрнутой схеме около этого участка. По L_р и расчётной развернутой схеме около этого участка. По L_р и 2b = 300 мм определим эквивалентное отверстие участка 0, 0052 м².

В параллельно присоединенном участке трубы от одноголовочного сварочного станка протекает 10 м³/мин воздуха, т.е. столько же, сколько и на предыдущем участке. Это значит, что и эквивалентные отверстия этих участков должны быть одинаковы.

Приняв размер трубы 2b = 0,3 м и произведя расчёт трубопровода к боковому приемнику, находим его эквивалентное отверстие равным 0,00525 м², т.е. отличающимся от требуемого менее чем на 1%.

Результирующее эквивалентное отверстие этих параллельных участков:

0,0052+0,00525 = 0,01045 м².

Для рассматриваемого отверстия к одноголовочному сварочному станку нам остается рассчитать участок длиной L_г = 3,2 м, после чего эквивалентное отверстие должно иметь ранее найденное нами значение 0,0094 м².

Трубу на этом участке возьмем размером 180*150мм (скорость воздуха при Q = 10 м³/мин будет равна 17 м/сек). Определив приведенную длину

L_р = L_г+ L_вх = 15+3,2=18,2 м.

По L_р = 18,2 м и 2b = 300 мм из номограммы определяем результирующее эквивалентное отверстие всего ответвления к одноголовочному сварочному станку F_ае = 0,0094 м². Как видно, и здесь диаметры труб ответвления были подобраны удачно, так как полученное эквивалентное отверстие точно совпадает с требуемым.

Результирующее эквивалентное отверстие в тройнике, где это ответвление вливается в магистраль, равно:

0,0094+0,017 = 0,0264 м².

Последующий расчёт трубопроводов производится аналогично предыдущему. Все эти расчёты фиксируются на расчётной развернутой схеме.

Рассмотрим расчёт последнего участка магистральной трубы, идущего от места подключения к станку через фильтр к циклону.

На этом участке протекает 90 м³ воздуха в минуту. Приняв скорость воздуха υ = 19 м/сек, найдем сечение трубы d = 800*500 мм.

Геометрическая длина прямых труб на этом участке L_г = 18,1 м, приведенная длина трёх колен:

L_к = 3*10*0,3 = 9,0 м.

Приведенная длина входа определяется по результирующему эквивалентному отверстию в последнем тройнике, равному 0,057 м²., L_вх =39 м. Складывая полученные дины, найдем L_р =78 м.

По этой расчётной длине и 2b = 160 мм найдем результирующее эквивалентное отверстие всей нашей установки, исключая циклон:

По найденному эквивалентному отверстию всего разветвленного трубопровода, пользуясь уравнением (74), можно определить потери давления при протекании по нему 90 м³/мин чистого воздуха:

∆P = ( )² (3.7)

∆P = ( )² = ( )² = 86 мм вод. cт.

Общий расход воздуха у нас составляет Q = 90 м³/мин. Исходя из этих данных найдём среднее значение весовой концентрации смеси:

µ = (3.8)

µ =

Используя уравнение (3.9), найдём потерю давления в системе труб (исключая циклон) при протекании по ним смеси воздуха с материалом:

∆P^' = ∆P(1+K_µ) (3.9)

∆P^' = ∆P(1+K_µ) = 86*(1+1,4*0,077) = 95 мм вод. ст.

Для определения общих потерь в установке надо учесть потерю давления в циклоне. Расчётное количество воздуха, поступающее в циклон, с учетом 7% непроизводительных подсосов:

Q_p = 1,1*Q (3.10)

Q_p = 1,1*Q = 1,1*90 = 99 м³/мин или 5940 м³/ч.

Суммарные потери давления при рабочем режиме установки:

H = ∆P^' = 95 мм вод.ст.

H_B = 1,1*H (3.11)

H_B = 1,1*H = 1,1*99 = 108,9 мм вод. ст.

По характеристикам вентиляторов выбираем вентилятор ВР – 100 – 45 – 6,3 – 0,2 с числом оборотов ротора 1550 об/мин и к.п.д. = 0,561.

Мощность, потребная для привода вентилятора, определяется из формулы:

N =

Из таблицы 1(глава 5[1, с.9]).

[1 с. 9] - Святков С.Н. Внутризаводской транспорт.

Подбираем электродвигатель типа АО2-42-6 мощностью 5,5 кВт, с числом оборотов 1440 об/мин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: