TRANSPORTUL PNEUMATIC AL PARTICULELOR SOLIDE

I.Introducere

Instalatiile de transport pneumatic au o larga raspandire in multe domenii industriale. Ele sunt folosite pentru transportul materialelor granulate sau in forma de praf, intre diversele faze de fabricatie in cadrul unei uzine, pe santiere de constructii, la transbordare la transportul fluvial si maritim. Dimensiunile materialelor utilizate pot varia de la cativa microni pana la 50 mm, iar in cazul lemnului tocat 100mm lungime.

Materialele care au un continut mare de apa nu se pot transporta pneumatic datorita fenomenului de infundare a palniei de alimentare.

Materialele fibroase se pot transporta pneumatic folosind cantitati mari de aer. Concentratia acestor materiale nu trebuie sa depasasca 0,2 kg de material la 1 kg de aer.

Toate sortimentele de seminte si granule se transporta pneumatic fara a intampina dificultati.

I.1. Clasificarea instalatiilor de transport pneumatic

Se deosebesc 3 grupe de instalatii de transport:

1) -la care transportul se face prin antrenarea particulelor in curentul de gaze , care se subdivid in 3 grupe:

a) cu concentratii reduse

b) cu concentratii medii

c) cu concentratii mari

2) –utilizate doar la produse macinate fin, la care materialul e adus in stare de fluidizare prin difuzarea unui curent de gaze, in spatiul dintre particule:

a) in rigola cu panta redusa

b) in conducta, pe verticala

3) la care se transporta o singura capsula pe conducta

I.2. Alimentarea prin sorb

Sistemul de alimentare prin sorb permite introducerea materialelor sub forma de praf, boabe sau bulgari. El se compune din doua tuburi cilindrice coaxiale printre care trece aerul comprimat spre capatul sorbului unde se produce amestecul ce patrunde prin tubul central in instalatia de transport pneumatic. Concentratia amestecului obtinut se regleaza prin cota care se afla la capetele celor 2 tuburi cu ajutorul prezoanelor, piulitelor si contra piulitelor.

In cadrul instalatiilor de transport pneumatic cu absorbtie la care materialul este doza de insusi instalatie tehnologica, sorbul se inlocuiestecu o simpla palnie de incarcare.

I.3. Caderea de presiune in portiunea de accelerare

Intr-o instalatie de transport pneumatic, exista mai multe portiuni de accelerare. Prima portiune cuprinde locul de incarcare a materialului in conducta si lungimea de conducta dreapta pe care materialul se accelereaza pana la o viteza mai mica decat viteza de regim cu 5%. Dupa fiecare curba viteza materialului este mai redusa decat viteza de regim si din nou exista o portiune de accelerare.

I.4. Pierderea de presiune in curbe

In curbe materialul se taraste deasupra peretelui asupra caruia actioneaza forta centrifuga iar aerul circula in portiunea lasata libera, contribuind in mica

masura la antrenarea materialului. In timpul salturilor curentul de aer actioneaza asupra particulelor. Viteza aerului ramane constanta, viteza materialului scade.

Influenta curbelor asupra pierderilor de presiune se manifesta sensibil prin portiuni de accelerare a materialului dupa curbe.

II.Tema proiectului QGS=88 .000 [N/h]

1) Stabilirea parametrilor de transport

Calculul concentratiei de transport:

C=k0∙Fr2=k0∙( v g

2

g ∙D )2

C¿(3,1∙10−5)∙( 23,72

9,81 ∙0,1 )2

C¿10,19

-Calculul debitului de gaz, Qg:

Qg=( π ∙ D2

4 ) ∙ vg [m3/s]

Qg=( 3,14 ∙0,12

4 )∙23,7

Q g=0 ,186m3/s

-Calculul in greutate al gazului, QGg:

QGg=γ g∙Qg∙3600 ¿]

QGg=12,9∙0,186 ∙3600

Q¿=8647 ,2N /h

-Calculul debitului in greutate al solidului, QGs

QGs =QGg∙C [N/h]

QGs=8647,2∙10,19= 88115,17

-Calculul vitezei de regim a particulei solide in sorb, Vs:

( v g−vsv p )

2

−( λz¿2∙vs

2

g ∙D )−β=0

Vp=√ 43∙g∙ DCr

∙γ s−γ gγ g

[m/s]

V p=√ 43∙

9,81∙0,00460,42

∙12.753−12,9

12,9⇒V p=11 ,46m /s

β=v pvg

=11,4623,7

⇒ β=0 ,48

( 23,7−vs11,46 )

2

−( 0,00242

∙vs

2

0,1 ∙9,81 )−0,48=0

0,84vs2−47,4 vs+499,60=0

∆=571,9

x1=42,46

x2=14,01⇒vs=14,01

-Determinarea timpului de accelerare a particulei pe prima portiune dreapta, ta:

ta=−1α∙ ln

1−vsvs∞

1−δ ∙vsvs∞

[s]

δ=1−β '

1+β '

α=vg ∙√ ξv ∙ γ g ∙C R

m ∙g∙π d2

4

β'=√ ξv ∙m ∙g

γ g ∙πd2

4∙CR

ξv=λz

¿

D+

2+gv s

2

ξv=0,0024

0,1+ 2 ∙9,81

14,012 ⇒ξv=0 ,114

β '=√ 0,144 ∙3,806 ∙10−5 ∙9,81

12,9 ∙3,14 ∙0.0046

4∙0,42

⇒β '=0 ,77

α=23,7 ∙√ 0,144 ∙12,9 ∙0,42

3,806 ∙10−5 ∙9,81∙3,14 ∙0,00462

4⇒α=1 ,69

δ=1−0,771+0,77 ⇒δ=0 ,12

t a=−14,03

∙ ln1−0,95

1−0,12 ∙0,95⇒t a=0,69 s

Determinarea lungimii portiunii de accelerare a particulei solide, La [m ] :

La=t a ∙V s∞(1+ δ−1α ∙δ ∙ t a

∙ ln1−δ ∙ e−α∙ ta

1−δ ) [m]

La=0,69∙14,74 (1+ 0,12−14,03 ∙0,12 ∙0,69

∙ ln1−0,12∙ e−4,03 ∙ 0,69

1−0,12 )⇒La=7,11m

2) Calculul pierderilor de presiune la curgerea fluidului bifazic gaz-solid

2.1)Calculul pierderilor de presiune pe tronsonul 1-2

-Pierderea de presiune in sorb si pe prima portiune orizontala:

∆ pa=ξ si ∙

12∙ g

∙ v g2 ∙ γ g+

QGS ∙(v s−v si)

3600 ∙ g ∙π ∙D 2

4 [N/m2]

∆ pa=2 ∙1

2∙9,81∙23,72∙12,9+ 87760,45 ∙14,01

3600 ∙9,81∙3,14 ∙0,12

4⇒∆ pa=5698,98N/m2

-Pierderea de presiune in sorb:

p1+∆ p=pat [N/m2]

p1=pat−∆ p

p1=1,013 ∙105−5698,98⇒ p1=95601,02 N/m2

-Pierderea aparenta de presiune pentru aerul curat pe prima portiune dreapta, L1−2:

∆ p1−2*¿ γ g aer ∙ λ ∙L1−2

D∙vg

2

2 ∙ g [N/m2]

∆ p1−2¿ =1 ∙0,023 ∙

9,60,1

∙23,72

2∙9,81⇒∆ p1−2

¿ =63,3N /m2

-Pierderea de presiune reală la curgerea aerului curat prin tronsonul 1-2 se calculeaza cu relatia:

∆ p1−2=p1−√ p12−2∙ p1 ∙∆ p1−2

¿ [N/m2]

∆ p1−2=95601,02−√95601,022−2 ∙95601,02∙63,3⇒∆ p1−2=7201,05N /m2

-Calculul piederilor de presiune la curgerea fluidului bifazic pe tronsoane rectilinii (tronsonul 1−2)

-Pierderea de presiune la transportul amestecului bifazic gaz – particule solide se determina cu relatia:

¿¿ [N/m2]

K1=1,3 ∙λsλ

λs=

vs1

v g1

∙ λz¿+ 2β

vs1

v g1

∙ Fr1 , unde: Fr1=

vg12

g ∙ D si β=

v pv g1

K1=1,3 ∙0,00160,0046

⇒K1=0 ,44

β=11,4623,7

⇒ β=0,48

Fr1=23,72

9,81∙0,01⇒Fr1=6251,44

λs=

14,0123,7

∙0,0024+ 2∙0,4814,0123,7

∙6251,44 ⇒λs=0,0016

¿¿

-Pierderea de presiune in punctul 2 (la capatul tronsonului 1−2)

p2=p1−¿¿ [N/m2] p2=95601,02−393,74⇒ p2=56211,28N /m2

-Determinarea greutatii specific si a vitezei gazului in punctual 2 ¿¿ , vg2) se face cu relatia:

γ g2=γ g1∙p2

p1 [N/m3]

γ g2=12,9∙56211,2895601,02

⇒ γ g2=7,48N /m3

V g2=V g1 ∙p2

p1 [m/s]

V g2=23,7 ∙0,58⇒V g2=13,7m /s

-Calculul vitezei de regim a particulei solide in punctual 2:

( v g2−v s2

v p )2

−λz¿

g ∙ D∙vs2

2

2−β=0 , unde β=

v pv g2

-conditie: V s2<V g2

β=11,4613,7

⇒ β=0,83

( 13,7−vs2

11,46 )2

− 0,00249,81 ∙0,1

∙vs2

2

2−0,83=0

0,85 vs22 +27,4v s2-78,69=0

∆=1018,3

x1=34,8

x2=2,64⇒vs2=13,47

2.2) Pierderea de presiune la transportul amestecului in zona cotului, zona 2−3.

-Pierderea de presiune la transportul aerului curat prin cot:

∆ p2−3=ς ∙vg22 ∙γ g 2

2g [N/m2]

∆ p2−3=¿0,50∙6,22

19,62⇒∆ p2−3=0,155 N/m2

-Viteza particulei solide la iesirea din cot se calculeaza cu formula:

V S 3=V S2 ∙ e−f ∙ ε [m/s]

Unde: ε=π2⇒ε=1,57

V S 3=2,64 ∙ e−0,30 ∙1,57⇒V S3=1,63m/s

-Pierderea de presiune la reaccelerarea particulei solide se determina cu relatia:

¿¿ [N/m2]

¿¿⇒¿¿ N/m2

-Presiunea in punctual 3:

p3=p2−¿¿ [N/m3]

p3=56211,28−319,72⇒p3=55891,56 N/m3

Calculul greutatii specific si a vitezei gazului in punctul 3:

γ g3=γ g2∙p3

p2 [N/m3]

γ g3=7,48∙55891,5656211,28⇒γ g3=7,405 N/m3

V g3=v g2 ∙p2

p3 [m/s]

V g3=13,7 ∙0,99⇒V g3=13,56m/s

2.3) Pierderea de presiune la deplasarea amestecului bifazic pe tronsonul 3-4:

- Pierderea de presiune aparenta pentru aerul curat:

∆ p3−4¿ =γ g3 ∙ λ ∙

v g32 ∙ L3−4

2 ∙ g ∙ D

∆ p3−4¿ =7,405 ∙0,023∙

13,562 ∙ 412∙9,81 ∙0,1

⇒∆ p3−4¿ =1281,59

-Pierderea de presiune reala la curgerea aerului curat prin tronsonul 3-4 se calculeaza cu relatia:

∆ p3−4=p3−√ p32−2∙ p3 ∙∆ p3− 4

¿ [N/m2]

∆ p3−4=55891,56−√55891,562−2 ∙55891,56 ∙1281,59⇒∆ p3−4=1296,64 N/m2

-Pierderea de presiune la deplasarea amestecului bifazic gaz – solid se determina cu relatia:

¿¿ [N/m2]

¿¿⇒¿¿N/m2

3)Pierderea totala de presiune:

∆ ptot=∆ pa+¿¿ [N/m2]

∆ ptot=5698,98+7201,05+0,849+319,72+7105,58⇒∆ ptot=20326,179 N/m2

4)Puterea utilajului (ventilator sau suflanta):

P=

g ∙Q g ∙∆ ptotγ

η [kW]

P=9,81 ∙0,186 ∙

20326,17910330,49

0,7⇒P=4,95 kW