Главная

1. Общие сведения о вентиляционных установках и требования к ним

2. Пылевыделение и взрывоопасность на предприятиях по переработке зерна

3. Основные параметры воздуха как рабочего тела аспирационных систем

4. I-d диаграмма для влажного воздуха

5. Законы сохранения массы и энергии потоков

6. Давление воздуха в воздухопроводах аспирационных систем
   •  6.1. Измерение давлений в воздухопроводах и схемы подключений микроманометра
   •  6.2, График распределения давлений в вентиляционных воздухопроводах и выводы из него

7. Скорость и расход воздуха в воздухопроводах аспирационных систем
   •  7.1. Скорость воздуха в воздухопроводах и ее определение
   •  7.2. Определение расхода воздуха на аспирацию оборудования

8. Потери давления в воздухопроводах
   •  8.1. Сопротивление трения, коэффициент трения
   •  8.2. Потери давления в местных сопротивлениях, коэффициент местных сопротивлений

9. Гидравлический расчет воздухопроводов
   •  9.1. Методы
   •  9.2. Расчет ответвлений аспирационных сетей
   •  9.3. Характеристика аспирационной сети

10. Вентиляторы аспирационных сетей
   •  10.1. Конструктивные типы
   •  10.2 Условия подобия вентиляторов
   •  10.3. Выбор вентиляторов по диаграммам

11. Очистка воздуха от пыли
   •  11.1. Измерение запыленности воздуха
   •  11.2. Основные показатели работы пылеотделительных устройств
   •  11.3. Классификация и основные типы пылеотделительных устройств

12. Методика и пример расчета аспирационной сети

13. Пневмотранспортные установки (ПТУ)
   •  13.1. Общие сведения о пневматическом транспорте
   •  13.2. Загрузочные устройства (питатели) ПТУ
   •  13.3. Трубопроводы ПТУ
   •  13.4. Разгрузители ПТУ

14. Расчет пневмотранспортных установок
   •  14.1. Скорость воздуха о трубопроводах пневмотранспорта
   •  14.2. Коэффициент концентрации смеси
   •  14.3.Определение расхода воздуха и диаметра трубопровода
   •  14.4. Расчет общих потерь давления (напора) в пневмосети

Список литературы

12. Методика и пример расчета аспирационной сети

Расчет аспирационной сети состоит из расчетной схемы, расчетной таблицы и пояснений к расчету. В расчет сети также входят окончательный подбор вентилятора, расчет мощности для привода вентилятора и подбор электродвигателя.

При расчете сети определяют диаметры воздуховодов на всех участках сети из условий экономичности и эксплуатационной надежности работы установки; потери давления на каждом участке; сопротивление сети, равное общим потерям давления в сети по главной магистрали  по формуле (34); выравнивают потери давления в тройниках на параллельных участках сети уменьшением диаметра и повышением скорости бокового участка или применением диафрагмы.

  Форма расчетной таблицы по методу определения потерь давления на единицу длины воздуховода                                                                                                                           Таблица 5

Для расчета вентиляционной сети необходимо знать место установки аспирируемого оборудования, вентилятора, пылеотделителей, расположение и длину участков трассы воздухопроводов , т. е. иметь проект общего вида вентиляционной установки.

Составлять расчетную схему начинают с изображения фильтра или циклона в нормальном положении. Далее показывают диффузор или конфузор на входе в фильтр или циклон в виде треугольника. Прямые воздухопроводы изображают линиями произвольной длины. Отводы изображают дугами с соблюдением углов поворота. Направление поворота отводов может быть любым, чтобы не допускать пересечения воздухопроводов.

Рис.32 Расчетная схема вентиляционной сети зерноочистительного отделения мукомольного завода

1-щеточная машина ЗЩГ-10, 2-магнитная колонка, 3-дисковый триер ЗТК, 4- автомати-ческие весы Д-100, 5- матерчатый всасывающий фильтр, 6-вентилятор, 7-задвижки 8-рецир-куляционный аппарат

На рис. 32 дан пример расчетной схемы сети с всасывающим фильтром 5, вентилятором 6. Аспирируемые машины 1, 2, 3 и 4 обозначают прямоугольниками или показывают только конфузоры и записывают наименование аспирируемой машины.

На расчетную схему наносят все данные для расчета. Расходы воздуха и потери давления в аспирируемых машинах, длины прямых воздуховодов находят из общего вида установки.

После составления расчетной схемы и нанесения на нее всех данных составляют расчетную таблицу (таблица 5).

Обычно расчет сети ведут по первому методу потерь давления на единицу длины воздухопровода по формуле:

                                                      (48)

Пояснения к расчету сети и пример расчета

Разбивают сеть на участки, определяют главную магистраль и боковые параллельные участки сети. Участком называют часть сети с одинаковым расходом воздуха и с одинаковым характером сопротивления. Главной магистралью сети называют сумму последовательных участков по направлению движения воздуха, создающих максимальные потери давления. Все остальные участки сети называют боковыми, или ответвлениями (ветвями), так как они параллельны и не влияют на потери давления в сети.

За первый участок главной магистрали принимают участок, в котором наибольшие потери давления, т. е. аспирируемую машину, наиболее удаленную от вентилятора или имеющую наибольшее сопротивление. В нашем случае (см. рис. 31) первый участок главной магистрали начинается от машины № 1, так как она имеет наибольшее сопротивление (250 Па) и наиболее удалена от вентилятора 6. Начало и конец участка обозначают буквами русского алфавита: по главной магистрали — прописными, по боковым участкам — строчными, либо каждый участок обозначают номером.

Вентиляционная сеть, показанная на рис. 32, спроектирована для работы по двум вариантам: на выброс в атмосферу очищенного в матерчатом фильтре 5 воздуха в неотапливаемый период года и на рециркуляцию через аппарат 8 в зимний период. Участки главной магистрали после вентилятора выбирают по наибольшему сопротивлению (в нашем случае это участки ЖЗ-ЗИ).

Таким образом, главная магистраль вентиляционной сети на этой схеме будет состоять из восьми участков: щеточная машина № 1, участки воздухопроводов АБ-БВ-ВГ, всасывающий фильтр 5 (участок ГД), участки воздухопроводов ДЕ-ЖЗ и рециркуляционный аппарат 8 (участок ЗИ). Остальные участки сети будут боковыми или параллельными.

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.

Потери давления в параллельных участках не прибавляют к потерям по главной магистрали, а выравнивают между собой и с участком главной магистрали.

Примерный расчет вентиляционной сети

Расчетная схема вентиляционной сети, составленная из чертежей, пред-ставлена на рис.32. Расчет потерь давления ведем по методу потерь давления на единицу длины воздухопровода. Расчетная формула (48).

   Результаты расчетов даны в таблице 6, которая составлена по форме таблицы 5. При заполнении расчетной таблицы в графе 1 перечисляют все участки главной магистрали, а внизу — боковые участки.                               

  Результаты расчета вентиляционной сети (см.рис.32)                              Таблица 6

В расчетной схеме сети (рис. 32) за первый участок главной магистрали принят участок АБ от щеточной машины ЗЩГ-10, которая наиболее удалена от вентилятора и имеет наибольшие потери давления.

Главная магистраль сети при работе на рециркуляцию состоит из семи последовательных участков: АБ-БВ-ВГ-ГД-ДЕ-ЖЗ-ЗИ. Потери давления на участке вентилятора ЕЖ в расчете не учитывают, так как они учтены коэф-фициентом полезного действия вентилятора.

Сеть имеет пять боковых участков, из них четыре (аБ, бв, гв, вВ) на всасывании и один (ЖК) на нагнетании, который включают при работе на выхлоп с отключением участков ЖЗ-ЗИ.

При расчете сети выравнивают потери давления на участках аБ и АБ, бв и гв, АБ+БВ и бв+вВ.

Потери давления на участках ЖЗ+ЗИ и ЖК рассчитывают без выравнивания, так как они работают с отключением на одинаковом расходе. При этом проверяют запас установленной мощности электродвигателя вентилятора при уменьшении его давления и КПД.

Участок АБ. Скорость движения воздуха на первом участке АБ главной магистрали принимают минимально надежно транспортирующую (12 м/с).

По расходу 900 м3/ч и скорости 12 м/с, находят диаметр и принимают ближайший стандартный диаметр воздухопровода 160 мм.

Затем по расходу 900 м3/ч и диаметру 160 мм уточняют скорость расчетом по формуле:

Эту скорость записывают в графу 3 таблицы 6.

Динамическое давление можно определить по формуле:

(), значение  записывают в графу 9.

По диаметру 160 мм и скорости 12,46 м/с определяют потери давления  =  и записывают в графе 5.

Расчетная длина участка АБ состоит из длины прямиков, конфузора и отвода. Длину конфузора находят из формулы:

,                                                            (49)

где  — наибольший размер входного отверстия конфузора; принимаем b = 1400 мм;

 — угол с!ужения  конфузора;  = 45°, если позволяет высота этажа. Ввиду больших размеров и  в примере принят угол  = 90°. Тогда длина конфузора будет

Длину отвода находят по формуле

 ,                                                    (50)

 — угол отвода, град;

 — отношение радиуса отвода к диаметру воздухопровода.

Длина отвода на участке АБ равна  

Тогда расчетная длина участка АБ (гр. 6) будет   

Сумма коэффициентов местных сопротивлений участка АБ состоит из коэффициентов сопротивления конфузора, отвода и проходного участка тройника.

Коэффициент сопротивления конфузора   = 0,19 находят из таблицы 7 по углу  = 90° и отношению .  

 Коэффициент сопротивления отвода = 0,15 определяют при  и  = 90° из таблицы 7                                                                                                

Таблица 7

Коэффициент сопротивления в тройнике находят при выравнивании потерь давления в проходном участке АБ и в боковом аБ, решением уравнения равенства полных давлений, т. е.;

                                      (51)

где  — потери давления в машине бокового участка, Па; 

 — расчетная длина бокового участка, м;

 — сумма коэффициентов местных сопротивлений бокового участка;

 и v — диаметр и скорость бокового участка, при которых потери давления в боковом участке  получаются равными потерям давления в проходном участке .

Уравнение равенства полных давлений (51) решают методом интерполяции следующим образом: находят заведомо больший диаметр бокового участка из отношения равенства скоростей в проходном и боковом участках при  = 1,0.

Затем рассчитывают при этом диаметре потери давления в проходном и боковом  участках и находят разность между этими потерями при большем диаметре, т. е. .

После этого задают в боковом участке заведомо большую скорость и находят заведомо меньший диаметр , руководствуясь следующей зависимостью:

Рассчитав потери давления в боковом участке  при меньшем диаметре , находят разность между потерями давления в боковом и в проходном участках при меньшем диаметре .

Окончательный "искомый" диаметр бокового участка находят по формуле:

                                                    (52)

Сначала рассчитывают потери давления на участках АБ и аБ при одинаковых скоростях движения воздуха . Диаметр бокового участка аБ определяет по расходу воздуха 300 мЗ/ч и скорости 12,46 м/с по формуле D = . Этот предварительно найденный диаметр воздухопровода  будет заведомо большим, а потери давления при R - заведомо меньшими.

Лекция 16.

Коэффициент сопротивления тройника берут из таблицы 7 по отношению площадей ;  и расходов .

В данном случае .

Высоту конфузора при оптимальном угле  = 45° и наименьшем диаметре 80 мм находят из формулы:

                                                            (53)

,

где  — наибольший размер входного отверстия конфузора; = 500 мм.  

           Коэффициент сопротивления конфузора по таблице при  = 45° и  равен 0,09.

Длину отвода на участке аБ вычисляют по формуле:

Тогда расчетная длина участка аБ будет:  = 500 + 1000 + 167 = 1667 мм =    1,7м.  Потери давления на участке аБ, при диаметре , получились равнымивместо требуемых в проходном участке . Следовательно, разность потерь

         Далее проводят повторный расчет потерь давления в боковом участке аБ при минимальном диаметре .

По расходу воздуха 300м³/ч и скорости  16,6 м/с, находят  R =49,3 Па/м, H_d=168 Па.

Из таблицы 8 по отношению  и  определяют коэффициент сопротивления тройника с отводом

Суммарные потери давления при диаметре  , будут , что меньше  требуемых  348 Па, т.е.

По формуле (52) необходимый диаметр бокового участка аБ будет:

Диаметр воздухопровода меньше 80 мм не применяют, поэтому оставляют диаметр 80 мм, а на разность потерь H = 348,4 — 246,4 = 102 Па подбирают диафрагму по рисунку 33. Коэффициент сопротивления диафрагмы .

Рис.33 Диафрагма односторонняя

По этому коэффициенту (рис. 31) определяют отношение  = 0,35.

Откуда  = 0,35 • 80 = 28мм,  = 80 - 28= 52,0мм.

Пересчет потерь давления на участке АБ в результате уменьшения коэффициента сопротивления тройника не делают.

Участок БВ. Расход воздуха на этом участке равен сумме расходов на участках АБ и аБ, т. с.

Скорость воздуха на участке БВ принимают не менее 12,46 м/с.  По расходу воздуха 1200 м³/ч и скорости 12,46 м/с определяют ближайший нормированный диаметр, равный 180 мм, а затем уточняют скорость =13,1 м/с и находят = 11,35 Па/м,  = 104,5Па. Длина отвода по формуле (50) будет

Расчетная длина участка БВ l= 4500 + 600 = 5100мм = 5,1м.

Коэффициенты местных сопротивлений в тройнике находят при выравнивании потерь давления на участках БВ и вВ. Перед выравниванием потерь давления на этих участках рассчитывают предыдущие участки бв и гв.

Для участка бв по расходу воздуха 900 м³/ч и скорости, которую принимают не менее 12 м/с, находят ближайший нормированный диаметр, равный 160мм. Затем уточняют скорость движения воздуха (12,46 м/с) и находят R = 12 Па/м, = 95,8 Па. Коэффициент сопротивления конфузора автоматических весов = 0,09 определяют по размерам входного отверстия 150 х 500 мм и по углу сужения  = 45°. Длину конфузора находят по формуле (49):

Длина отвода будет (см. формулу 50):

Тогда расчетная длина участка бв:  = 450 + 900 + 500 + 2500 = 4350мм = =4,35м.

Участок гв. Диаметр бокового участка гв, равный 100 мм, находим по расходу воздуха 360 м3/ч и скорости 12,7 м/с, при этом  = 22 4Па/м,

=98,4Па.

Коэффициент сопротивления конфузора дискового триера находят по размерам конфузора. При a = 300 мм и длине конфузора = 350 мм, угол сужения:

                            (54)

По таблице 7 коэффициент сопротивления конфузора = 0,11. Коэффициенты сопротивления тройника на участках бв и гв принимают из таблицы 8 по отношению ; ;

Эти значения записывают в таблицу 6 (гр. 20-23). Расчетная длина участка гв равна  = 350 + 1500 + 200 = 2050 мм = 2,0м.

Суммарные потери в конце участка бв (гр. 12 табл. 6) равны 134,9 Па, а в концах участка гв - 204,5 Па. Разность в потерях давления составляет 204,5 - 134,9 = 69,6 Па, или 50%, что недопустимо. Поэтому необходимо выравнивание за счет уменьшения диаметра на участке бв с 160 до 140 мм. Для этого заполняют еще одну строку в таблице 5 для участка бв. В этом случае получают суммарные потери в конце участка бв при  диаметре 140 мм, которые составляют 217,7 Па. Расхождение на 13,2 Па будет 6%, что допустимо.

Участок вВ. Расход воздуха на участке вВ равен сумме расходов на участках бв и гв, т. е. 900 + 360 = 1260 м³/ч. Скорость воздуха на участке вВ принимают не менее, чем на предыдущем участке бв.

Суммарные потери давления в конце участка вВ должны быть равны суммарным потерям в конце участка БВ.

По расходу 1260 м³/ч и скорости 13,1 м/с находят нормированный диаметр = 180 мм; скорость =13,8 м/с, потери = 12,5 Па/м и Па.

Коэффициент сопротивления тройника определяют из таблицы 8 по отношению:

;        ;        

( = 0,5 с отводом,  = 0).

Суммарные потери давления в конце участка вВ при диаметре воздухо-провода = 180 мм равны 295,95 Па, т. е. меньше, чем на участке БВ. Разность потерь составит:

Второе отношение скоростей принимают .

По формуле - находят заведомо меньший диаметр D_м= 130мм.

Коэффициенты сопротивления в тройнике определяют из таблицы 8 по отношению

;         ;          

(ξ=1,0 с отводом)

R = 63,4 Па/м. Потери при диаметре  = 130 мм равны 725,7 Па. Разность потерь составляет:.

Искомый диаметр бокового участка вВ находят по формуле (52):

Принимаем нормированный диаметр 160мм, близкий к расчетному.

Коэффициент сопротивления тройника во всасывающих воздухопроводах       Таблица 8.

Примечание: Верхняя строка — коэффициент сопротивления проходного потока , нижняя — коэффициент сопротивления бокового потока  с учетом коэффициента сопротивления отвода.

Проверочным расчетом потерь на участке вВ при диаметре 160мм убеждаемся, что принятый диаметр удовлетворяет допустимым расхождениям потерь. Суммарные потери в графе 12 (табл. 6) на участке вВ равны 424,8 Па вместо 422 Па на участке БВ, т. е. расхождение менее 1,5%.

Участок ВГ. Расход воздуха на участке ВГ равен сумме расходов на участке БВ и вВ, т. е. 1200 + 1260 = 2460 м³/ч. По этому расходу и скорости 13,1 м/с находят ближайший стандартный  диаметр 250мм. По диаметру и расходу воздуха 2460 м³/ч уточняют скорость (13,9 м/с); находим потери на 1м длины воздухопровода  = 8,435 Па/м и динамическое давление  = 118,2 Па.

В расчетную длину участка (6,5м) входит длина двух отводов по 90°.

Коэффициент сопротивления диффузора при входе во всасывающий фильтр 1БФМ = 30 определяют по таблице 9 с учетом размеров фильтра, т. е. 1000 х 400 мм, степень расширения диффузора .

В виду того, что в таблице 9 нет диффузоров с  коэффициент сопротивления диффузора определяют по формуле коэффициента внезапного расширения

ξ=(1-/)=(1-1/8)=0,766

   Суммарные потери в конце участка ВГ при входе в фильтр будут равны 603Па. Проверяют, достаточны ли потери давления до фильтра для эффективного продувания ткани. Необходимый вакуум в фильтре будет:

В данном примере потери давления до фильтра равны 603 Па, т. е. больше необходимых 587Па, что обеспечит эффективную очистку ткани от пыли.

Коэффициент сопротивлений диффузоров на выровненном потоке   Таблица 9

*Кр      - круглое

** Кв   - квадратное

Участок ГД. Потери давления во всасывающем фильтре 1БФМ-30 определяют по удельной нагрузке на ткань:

По графику (рис. 31) находят потери давления в фильтре  = 750 Па. Участок ДЕ. Расход воздуха после фильтра находят с учетом подсоса в фильтре 15%, т. е.

Скорость воздуха после фильтра принимают не менее 10 м/с, с учетом ближайшего стандартного диаметра.

Выбираем диаметр 315мм, скорость 10,6 м/с, = 3,76 Па/м,  Па.

Расчетная длина участка ДЕ включает длину двух отводов по 1000мм.

В сумму коэффициентов местных сопротивлений входят сопротивления двух конфузоров (по 0,11), установленных при входе в вентилятор и при выходе из фильтра, и двух отводов по 0,15.

Суммарные потери давления в конце участка ДЕ при входе в вентилятор равны 1405 Па.

Участки ЖЗ и ЖК. Расход воздуха на этих участках равен расходу при входе в вентилятор, т. е. 2970 м3/ч. Диаметр воздухопровода на участке ЖЗ принимают равным диаметру до вентилятора, т. е. 315 мм.

В расчетную длину участка ЖЗ (4,1 м) входит длина тройника (1000 мм), который работает как колено, длина отвода 60° (660 мм) и длина отвода 90° (990 мм). В сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке ЖЗ входят сопротивления двух диффузоров, колена с углом 30°, двух отводов с углами 60° и 90°.

На выходе из вентилятора установлен диффузор, коэффициент сопро- тивления которого находят из таблицы 9.

В данном примере степень расширения диффузора:

где - размер выходного отверстия вентилятора № 3; =180 мм.

Находят  угол раскрытия диффузора из формулы:

где  — наибольшая сторона диффузора.

По углу  = 15° и  = 2,4 из таблицы 8 находят коэффициент сопротивления диффузора, равный 0,28.

Тройник с клапаном после вентилятора на участке ЖЗ работает как колено с углом 30° и  = 0. По таблице 3 определяют для шероховатого отвода круглого сечения коэффициент сопротивления = 0,21.

Коэффициент сопротивления диффузора при входе в рециркуляционный аппарат находят по таблице 9 с учетом диффузора, который имеет прямоугольную форму 700 х 230мм. Размер 700мм принимают по ширине аппарата, а размер 230 мм вычисляют при скорости воздуха 5 м/с. Угол раскрытия диффузора  = 27° находят по формуле (54). Степень расширения диффузора  = 0,7 • 0,23/0,0779 = 2.

Тогда из таблицы 9 коэффициент сопротивления диффузора  = 0,22.

Потери давления в рециркуляционном аппарате на участке ЗИ принимают от 120 до 150 Па с учетом входного конуса, соединенного с диффузором. В примере принято наибольшее сопротивление,  равное 150 Па.

Общее сопротивление сети по главной магистрали при работе на рециркуляцию (см. табл.6, гр. 12) будет 1681 Па.

При работе вентиляционной сети на выхлоп участки ЖЗ-ЗИ отключают клапаном. В этом случае сопротивление сети по главной магистрали уменьшится, так как потери давления на участке ЖК будут меньше, чем на двух участках ЖЗ и ЗИ.

Результаты расчетов потерь давления на участке ЖК приведены в таблице 6. Общие потери на участке ЖК с учетом вакуума равны 1615 Па, т. е. меньше, чем при работе на рециркуляцию, на 66 Па.

Вентилятор подбирают по большему сопротивлению (1681 Па), но после его подбора проводят проверочный расчет наличия запаса мощности электродвигателя, так как с уменьшением сопротивления сети уменьшается КПД вентилятора и увеличивается мощность.

Лекция 17.      Окончательный подбор вентилятора к сети, расчет мощности электродвигателя для его привода

Вентилятор подбирают по давлению  (в Па) и расходу (в м³/ч) из характеристик вентиляторов.

На пересечении величин  и  находят точку, которая определяет КПД и частоту вращения рабочего колеса вентилятора. Просматривая характеристики нескольких номеров и типов вентиляторов, окончательно принимают такой вентилятор, который дает наибольший КПД.

Давление , по которому подбирают вентилятор, находят по формуле:

где 1,1 — коэффициент, учитывающий добавочные сопротивления, не учтенные расчетными формулами, например, наличие выступающих прокладок во фланцевых соединениях, вмятин в воздухопроводах, запыленность воздуха и т. п.;

 — сопротивление сети, равное сумме потерь давления на участках главной магистрали (принимают из гр. 12 табл. 6).

Расход воздуха, необходимый для подбора вентилятора, находят по формулам (18) и (19).

В данном примере из таблицы 6 расход воздуха вентилятора:

 = 2970 = 3000 м³/ч, давление вентилятора  = 1,1 •  = 1,1 • 1681 =
= 1900 Па.

Так как через вентилятор проходит очищенный от пыли воздух, можно подбирать вентилятор общего назначения, а если он не подходит, то пылевой.

Просматривая характеристики центробежных вентиляторов, находят, что для  = 3000 м³/ч и  = 1900 Па можно применять или центробежный вентилятор ВЦП-4 с  = 0,59 и  частотой вращения  = 2350 об/мин,    или ЦП7-40 № 5 с

  = 0,545  и  = 1900 об/мин.

Преимущество вентилятора ВЦП-4 состоит в том, что у него меньше габариты и больше КПД, чем у вентилятора ЦП7-40 № 5. Поэтому принимают вентилятор ЦП-4 № 4 с  = 2350 об/мин и = 0,59.

Мощность привода вентилятора определяют по формуле:

Мощность электродвигателя определяют по формуле:

где  — коэффициент запаса мощности;

     — соответственно КПД подшипника и передачи.

Подбирают электродвигатель 4A100L4Y3 мощностью 4 кВт с частотой вращения  = 1440 об/мин.

Установочная мощность электродвигателя 4 кВт вместо потребной 3,4 кВт обеспечивает возможность работы сети на выхлоп с меньшим КПД.