Расчёт аспирационной установки

Расчёт аспирационной установки.

   В одну аспирационную сеть объединяется оборудование: 
-работающее одновременно; 
-близко расположенное; 
-с одинаковой пылью, или близкой по качеству и свойствам; 
-с одинаковой или с небольшой разницей температуры воздуха. 
   Оптимальное количество точек отсоса - не более шести, но можно больше. 
   Если в какой-либо машине режим воздушного потока периодически изменяется, т. е. регулируется в соответствии с технологическим процессом, то для неё проектируется отдельная вентиляционная установка; или с очень небольшим количеством дополнительных, "попутных" точек отсоса (одна - две с малым расходом). 
 
   Определить расход воздуха на аспирацию и потери давления (сопротивление) для каждой аспирируемой машины, ёмкости, точки. Данные взять из паспортной документации оборудования или по "нормам на аспирацию" в справочной литературе. Можно использовать данные аналогичных проектов. 
  Расход воздуха можно определить по размерам всасывающего патрубка или аспирационного отверстия в корпусе машины, если патрубок и отверстие сделаны заводом-изготовителем и (или) по размерам проектной организации. 
   Если поступающий продукт эжектирует в оборудование какое-то дополнительное количество воздуха (например, двигаясь с большой скоростью по самотечной трубе), то этот дополнительный объём следует прибавить к нормативному, определив его тоже по нормам, или методами расчёта, применительными к данному конкретному питающему устройству и продукту. 
   Если с отводящимся продуктом из оборудования уносится некоторое количество воздуха, его также следует определить, и вычесть из расхода воздуха на аспирацию. 

   Излишнее эжектирование или унос воздуха можно уменьшить, если в схему питающего, отводящего устройств включить элементы для снижения скорости движения материала, продукта; повысить степень заполнения продуктом проходного сечения устройства (трубы). 
    Эжектирование, унос воздуха совсем незначительны и даже отсутствуют, если: 
-проходное сечение питателя, отвода полностью заполнено продуктом; 
-продукт поступает из постоянно заполненной ёмкости; 
-в подводящей, отводящей конструкции установлено герметизирующее устройство (шлюзовой затвор, клапан и т. п.). 
    Если какое-либо оборудование периодически заполняется из другого большими разовыми порциями за короткое время, то между ними надо установить воздуховод свободного перетекания вытесняемого воздуха и распределения избыточных давлений, которые возникают внутри корпусов и ёмкостей в момент разгрузки-выгрузки. Переточный воздуховод - большого диаметра, вертикальный или сильнонаклонный, без горизонтальных участков.

 
   Все расходы сложить, и разделить на объём помещения - нормальный воздухообмен для различных предприятий разный, но обычно находится в пределах 1 - 3 обмена в час. Более высокие воздухообмены применяют при расчёте общеобменной приточно-вытяжной вентиляции для удаления вредных выделений, примесей, запахов из воздуха помещений. 
   Для снижения повышенного вакуума предусмотреть приток наружного воздуха к аспирируемому оборудованию или в помещение.

 
   Надёжно транспортирующая скорость воздуха для различных видов пыли и сыпучих материалов принимается по рекомендациям отраслевых указаний. Можно использовать информацию тематической литературы, данные аналогичных проектов, параметры действующих аспирационных и пневмотранспортных установок предприятия. 
   Скорость воздуха в материалопроводах пневмотранспорта: 
V = k(10,5 + 0,57·Vвит) м/сек, где Vвит - скорость витания частиц продукта, k - коэффициент запаса, учитывает колебания нагрузки на пневмотранспортёр. Расчёт пневмотранспортной установки рассмотрен на странице "Пневмотранспорт". Если считать, что нагрузка в воздуховоде аспирации постоянна, то и коэффициент запаса должен быть равен 1. Для некоторых материалов скорости витания и пневмотранспортирования приведены в разделе "Расчёт аспирации" каталога "Чертежи, схемы, рисунки сайта". 
 
   Тип пылеотделителя выбрать с учётом характеристики пыли, планируемой (желаемой) эффективности очистки воздуха, эксплуатационной надёжности, сложности конструкции. Пропускную производительность пылеотделителя определить сложив расходы всех аспирируемых точек и прибавив 5%. Если в сети есть точки временно отключаемые (перекрытые) клапанами, на каждую добавить ещё по 100 м³/час подсоса к общему расходу. 
   Потери давления (сопротивление) в пылеотделителе принять из его технической характеристики. 
 
   Место установки вентилятора и воздухоочистителя выбрать с учётом их габаритов и размеров присоединяемых к ним фасонных деталей воздуховодов. Предусмотреть возможность отвода пыли и отходов, компактность сети воздуховодов, удобство обслуживания и ремонта. Учесть рекомендации по их расположению в сети. Например, всасывающий фильтр устанавливают дальше от машины с самым большим сопротивлением, чтобы создать в нём необходимый вакуум для продувки ткани. Перед входом в циклон, особенно батарейный, должен быть прямой участок длиной не менее двух диаметров воздуховода. Расположение вентилятора предпочтительнее после пылеотделителя по ходу сети, т.е. на очищенном воздухе. 
   Намечая трассу воздуховодов, предпочтение отдавать вертикальным или сильнонаклонным, если они не нарушают промышленную эстетику. По возможности уменьшать протяжённость горизонтальных участков, количество поворотов (отводов). Избегать участков с запылённым воздухом на нагнетающей стороне вентилятора, особенно в помещениях. 
 
   Нарисовать расчётную схему аспирационной сети. Разделить сеть на участки: 
-от машин до точек объединения включая тройник; 
-от точки объединения до следующего тройника включительно; 
-от точки последнего объединения до пылеотделителя (или вентилятора); 
-участок между пылеотделителем и вентилятором; 
-выхлопной участок с выхлопом. 
   На схеме указать расходы воздуха и потери давления в аспирируемом оборудовании. Посчитать и указать расходы воздуха на каждом участке. Указать длину каждого участка воздуховодов, включая длину всех его фасонных частей. Указать потери давления (сопротивление) пылеотделителя. 
 
   Диаметры воздуховодов каждого участка подобрать по принятой скорости v (м/сек) и расходу воздуха Q (м³/час) в "таблице данных для расчёта круглых стальных воздухопроводов", которая есть в справочной литературе по аспирации. Один из вариантов"Таблицы" дан в разделе "Расчёт аспирации" каталога "Чертежи, схемы, рисунки сайта". Из этой же "таблицы" взять динамическое давление Нд (Па) и R - потери давления на 1 метр длины (Па/м) для этого участка. Эти данные нанести на схему или в специальную расчётную таблицу. Для подбора диаметров и расчёта воздуховодов можно пользоваться специальными номограммами.

 
   Как правило, технологическое и транспортное оборудование поставляется в комплекте с отсасывающим патрубком. В паспорте оборудования приводятся данные о режиме аспирации. 
   Размеры и конфигурация отсасывающих патрубков, рекомендуемые входные скоростидля различных материалов приведены в справочниках по аспирации и пневмотранспорту. 
   Площадь сечения входного отверстия патрубка (конфузора, "перехода") вычисляется делением расхода воздуха на входную скорость. 
   Для уменьшения уноса продукта и пыли, для предотвращения взрывоопасных концентраций в воздуховодах, для снижения пылевой нагрузки на фильтр, входная скорость принимается минимально возможной и зависит от вида пыли и свойств основного продукта. Открытые источники пылевыделения аспирируют верхними или боковыми отсосами. Оптимальный угол сужения конфузора 45 градусов. 
 
   На каждом участке определить сумму коэффициентов его местных сопротивлений(фасонных частей): отсасывающий патрубок (конфузор), отводы, расширения-сужения, тройник и т. п. Коэффициенты всех видов сопротивлений известны и легко находятся в нормативных таблицах. 
   Посчитать потери давления при прохождении воздуха через местные сопротивления: умножив динамическое давление на сумму коэффициентов участка. 
   Посчитать потери давления на трение воздуха по длине участка: умножив потерю в 1 метре на всю длину участка. 
   СЛОЖИТЬ: потери давления в аспирируемой машине + потери на местные сопротивления + потери по длине участка. Полученную СУММУ потерь каждого участка нанести на схему и в расчётную таблицу. 
   Потери давления в участках между тройниками считать от точки объединения (не включая тройник) до следующего объединения включая тройник. 
 
         Выравнивание давлений. 
   За главную магистраль принять последовательность участков, создающих наибольшие потери давления по пути движения воздуха. 
К потерям давления каждого участка главной магистрали прибавить потери всех предыдущих участков главной магистрали (только главной) и указать эту сумму в точке объединения с боковым.

В каждой точке объединения (тройниках) сравнить потери давления главной магистрали с потерями в присоединяемом боковом участке. Для правильного распределения воздуха эти потери надо сделать одинаковыми. Допустимая разница - 10%. При больших расхождениях следует уменьшить диаметр участка с меньшим сопротивлением (обычно бокового), это повысит в нём скорость (при прежнем расходе!), динамическое давление и все потери. Пересчитать новое сопротивление бокового участка и снова сравнить с магистральным в точке объединения. Уменьшать диаметр меньше 80 мм нельзя. 

  Если таким способом не удаётся выровнить давления, то принять вариант с наиболее близкими значениями, а в участок с меньшими потерями давления установить дополнительное местное сопротивление: диафрагму между двумя фланцами, но лучше - регулировочную задвижку. Размеры диафрагмы - по таблицам местных сопротивлений или по расчёту. 
 
         Выбор вентилятора. 
   Производительность вентилятора равна производительности пылеотделителя плюс подсос воздуха в герметизирующем устройстве пылеотделителя. Подсосы во всасывающих фильтрах принимают 15% от полезного расхода сети, или по нормам. Подсосы в циклонах учитывают, если они установлены на всасывающей стороне вентилятора: для ЦОЛ, 4БЦш, однорядного УЦ принять 150 м³/час, для двухрядного УЦ - 250 м³/час. 
   Давление, которое должен развивать вентилятор, равно общему сопротивлению сети по главной магистрали плюс 10% запаса. 
   Общее сопротивление сети - это сумма потерь давления участков только главной магистрали, включая: сопротивление первой аспирируемой машины, потери давления в воздуховодах каждого участка гл. магистрали, сопротивление пылеотделителя, потери давления на участке между пылеотделителем и вентилятором, потери давления в выхлопном участке и сопротивление выхлопа. 
 
   По давлению и расходу из всех номеров и типов пылевых вентиляторов подбирают тот, на аэродинамической характеристике которого пересечение этих параметров даёт точку наибольшего к.п.д. Можно выбирать по каталогам и рекомендациям заводов-изготовителей и торгующих организаций вентиляционной техники и оборудования. 
   Частоту вращения рабочего колеса вентилятора определяют по его аэродинамической характеристике. Мощность на валу вентилятора (квт): Nв. = (QH)/1000кпд где Q - производительность вентилятора в м³/сек, т. е. м³/час надо разделить на 3600; H - давление вентилятора в Па; кпд - коэффициент полезного действия вентилятора. 
   Мощность электродвигателя, квт: Nэ = (k·Nв)/n·п  где n = 0,98 - кпд подшипников; п - кпд передачи: при посадке рабочего колеса вентилятора на вал электродвигателя п = 1, при передаче через муфту п = 0,98, при клиноремённой передаче п = 0,95. Коэффициент запаса мощности электродвигателя k = 1,15 для электродвигателей мощностью до 5 квт; k = 1,1 для электродвигателей мощностью более 5 квт. Практический пример подбора вентилятора к конкретной аспирационной сети дан на странице "Выбор и расчёт вентилятора". 
 
   Таким способом можно рассчитать вентиляционную установку для аспирации или пневмотранспорта пылевидных, мелкосыпучих материалов в низкой концентрации аэросмеси на предприятиях по хранению и переработке зерна, очистки от примесей и обогащения крупы, на мукомольном и комбикормовом производстве, в деревообрабатывающем для удаления опилок и стружки от станков, в пищевой, текстильной промышленности и других, где есть источники пылевыделения и повышенная запылённость. Фильтрация воздуха в помещении без применения центральной вентиляции рассмотрена на странице "Автономные фильтры очистки воздуха". 

  Отдельная страница посвящена аспирации приёма, хранения и очистки зерна: расчёт аспирационной установки зерноочистительного отделения, пункта (башни, этажа) хлебоприёмного предприятия.

асчёт аспирационной установки зерноочистительного отделения хлебоприёмного предприятия.

Зерно (пшеница, ячмень, овёс, рожь) поступает на очистку из приёмного устройства зерна с автомобильного транспорта или из склада, силоса временного хранения неочищенного зерна. От крупных и мелких примесей зерно очищается на ситовом сепараторе, от лёгких примесей - в аспирационной колонке. Производительность транспортёров и норий 100 т/час. Завальная яма имеет свою аспирационную установку.

 Аспирируемое оборудование, нормы расходов воздуха и потерь давления на его аспирацию.

1. Сбрасывающую коробку подающего  ленточного конвейера аспирируем через башмак нории. Расход воздуха на совместную аспирацию башмака нории и сбрасывающей коробки ленточного транспортёра Q=1550 м³/час, потери давления Н=150 Па.

2. Головка нории: расход воздуха Q=700 м³/час, потери давления Н=120 Па.

3. Бункер надсепараторный: Q=600 м³/час, Н=100 Па.

Головку нории можно аспирировать и через самотечную трубу надсепараторного бункера, сложив расходы воздуха на их аспирацию. Объём воздуха, поступающего (эжектируемого) по самотечной трубе движущимся зерном, не учитываем, так как высота самотёка незначительна и самотёк имеет углы поворота 30º и более, которые снижают скорость движения продукта в трубе. Объём воздуха, вытесняемого из оборудования поступающим зерном, не учитываем, так как нормы расходов на аспирацию получены при работе под нагрузкой.

4. Приёмно-распределительная коробка  сепаратора. Расход воздуха на  аспирацию приёмной коробки и  ситового кузова принимаем по  технической характеристике сепаратора  или рассчитываем по размерам  отсасывающего патрубка. (Размеры  входного отверстия взяты без  привязки к конкретному типу, марке оборудования.). Например: площадь  входного отверстия конфузора Fвх=0,125·0,350=0,04375 (м²); скорость движения воздуха во входном отверстии Vвх не больше 3 м/сек. Тогда расход воздухаQ=3600·Fвх·Vвх=3600·0,04375·3=475,5 м³/час.

Потери давления в приёмной коробке принимаем также по паспортным данным или по нормам на аспирацию зерноочистительного оборудования. В нашем примере конструкция приёмной коробки сепаратора не является герметичным укрытием, поэтому не создаёт сколько-нибудь значимого сопротивления для отсоса запылённого воздуха из зоны поступления зерна на сито. Для удобства контроля и обслуживания (очистки сит и отводящих лотков), кузов сепаратора не имеет верхнего укрытия. Поэтому сопротивление машины в данной точке считаем равным потере давления на вход воздуха в воздухопровод, которое в расчёте сети будет учтено коэффициентом сопротивления конфузора.