5. Аспирационная колонка, пневмоаспиратор
или пневмосепарирующий канал сепаратора.
Расход воздуха и потери давления определяют
по паспорту оборудования или по нормам
на аспирацию. Количество воздуха, необходимого
для очистки зерна от примесей, можно рассчитать по
формуле: Q=3600·Vк·Sк (м куб/час);
где Vк – скорость воздуха в канале пневмоаспиратора
или колонки, (м/сек); Vк принимать меньше
минимальной скорости витания очищаемого
зерна; Sк – площадь поперечного сечения
канала, колонки в месте пересечения воздушным
потоком слоя зерна, (м²).
Потери давления в пневмосепарирующем
канале можно определить расчётом, который
учитывает культуру зерна, влажность,
плотность слоя, удельную зерновую нагрузку
на один сантиметр ширины канала. В нашем
примере зерно проходит очистку от лёгких
примесей в аспирационной колонке при
расходе воздуха 1440 м³/час и потерей давления
150 Па. Подвод воздуха в аспирационную
колонку (полностью или частично) организован
через подсепараторный бункер, за счёт
чего происходит его одновременное обеспыливание.
Аспирационный воздух в бункер поступает
через приточный воздуховод или зарешеченный
смотровой люк.
6. Башмак нории: расход воздуха Q=900
м³/час и потери давления H=120 Па приняты
по нормам на аспирацию оборудования элеваторов.
Объём воздуха, поступающего по самотечной
трубе вместе с зерном, не учитываем, так
как продукт подаётся в башмак нории из
заполненной ёмкости, и высота самотёка
незначительна.
В ходе подбора диаметров, надёжно транспортирующих
скоростей воздуха и выравнивания давлений,
расходы в точках отсоса будут уточнены
и скорректированы. Общий полезный расход
воздуха аспирационной установки Qп=5698
м³/час.
Расстановка пылеотделителя
и вентилятора.
Циклон-воздухоочиститель и пылевой
вентилятор установлены на бункере отходов,
ёмкость которого не менее объёма отходов,
образовавшихся в течение 1-2 рабочих дней.
Иногда для сбора аспирационных относов
используется отходный бункер сепаратора.
Вентилятор может быть установлен и до,
и после циклона. При расположении вентилятора
после пылеотделителя, под выпускным патрубком
циклона необходимо установить герметизирующее
устройство: шлюзовой затвор, двухрядный
клапан, или систему из двух одноступенчатых
клапанов. Шлюзовой затвор и клапаны работают
в тяжёлых условиях высокой вероятности
засорения и "заклинивания" крупными
или длинными частицами отходов, залипания
влажной пылью при первичной очистке свежеубранного
зерна. Положение вентилятора до циклона
упрощает схему аспирационной сети. Отпадает
необходимость применения герметизирующего
устройства под циклоном-пылеотделителем.
Расположение пылевого вентилятора перед
циклоном предпочтительнее с точки зрения
эксплуатационной надёжности аспирационной
установки. Но в нашем примере, для наглядности,
будет рассчитан вариант аспирационной
сети с положением вентилятора после воздухоочистителя.
Подбор и расчёт пылеотделителя.
В качестве пылеотделителя может быть
установлен одиночный циклон большого
диаметра ЦОЛ, или батарейный циклон малого
диаметра, например, 4БЦш. При аспирации
оборудования, работающего на неочищенном
зерне, обычно применяют одиночные циклоны
ЦОЛ. В нашем варианте, с целью уменьшения
загрязнения окружающего воздуха и прилегающей
территории, используется батарейный
циклон 4БЦш, у которого более высокий
коэффициент очистки, чем у циклона ЦОЛ.
Производительность циклона равна полезному
расходу сети с пятипроцентным запасом
на непродуктивные подсосы воздуха в воздуховодах:
Qц=1,05·Qп; Qц=1,05·5698=5983 м³/час.
В соответствии с этим расходом воздуха
по таблицам нормалей и технических характеристик
циклонов выбираем батарейную установку
циклонов 4БЦш-475. Оптимальная входная
скорость в циклоны БЦ Vвх=15-18 м/сек. Коэффициент
сопротивления Кц=5, коэффициент очистки
воздуха 97-98%. Размеры входного отверстия
одного циклона БЦ-475: а=95 мм, в=275 мм. Площадь
входного сеченияFвх=0,095·0,275=0,026 (м кв.).
Фактическая входная скорость воздуха
в батарейный циклон: Vвх=Qц/3600Fвх·4
Vвх=5983/3600·0,026·4=15,98 м/сек.
Фактическая входная скорость равна
оптимальной.
Сопротивление циклона: Нц=Кц·p·Vвх²/2;
где р=1,2 кг/м³ – плотность воздуха, Кц=5
– коэффициент сопротивления циклона.
Нц=5·1,2·15,9²/2=758 Па.
Подсос воздуха в шлюзовом затворе 150
м³/час.
Расчётная схема аспирационной
установки зерноочистительного отделения
(пункта, башни) хлебоприёмного предприятия.
Головка нории:
Башмаки норий.
Расчёт аспирационной установки
зерноочистительного отделения хлебоприёмного
предприятия.
Расчёт проводим методом определения
потерь давления на единицу длины воздухопровода.
Расчёт начинаем с самого протяжённого
участка "АБ", и, если в нём будут созданы
наибольшие потери давления, он будет
принят за первый участок главной магистрали.
При расчёте вертикальных воздуховодов
скорость воздуха принимаем не менее 12
м/сек, при расчёте горизонтальных 14-16
м/сек. Радиус закругления отводов считаем
равным 2D; углы слияния потоков в тройниках
30 и 45 градусов; углы сужения конфузоров
оптимальные – 45 градусов. Последовательность
расчёта и подробные пояснения по выполнению
каждого этапа представлены на странице
"Расчёт аспирации". Результаты расчёта
по каждому участку заносим в специальную
расчётную таблицу. Разность между потерями
давления в тройниках не должна быть более
10%, при большей разнице на боковых ответвлениях
рассчитываем диафрагмы дополнительного
сопротивления, или меняем диаметр участка.
Расчётная таблица аспирационной
установки зерноочистительного отделения,
пункта или башни хлебоприёмного предприятия:
Подбор и расчёт вентилятора.
Вентилятор подбираем по расходу воздуха,
в котором учтены 5% подсосов через неплотности
воздуховодов и 150 м³/час подсоса в шлюзовом
затворе циклона: Qв=6149 м³/час. Давление,
которое должен развивать вентилятор:
Нв=1,1Нсети Нв=1,1·1400=1540 Па; где коэффициент
запаса 1,1 учитывает возможные добавочные
сопротивления в аспирационной сети.
Просматривая технические и аэродинамические
характеристики пылевых вентиляторов,
принимаем вентилятор ВЦП-6 (Ц6-46 №6). Частота
вращения рабочего колеса вентилятора
1400 об/мин, кпд=0,585. Мощность, необходимая
для привода вентилятора:
Nв=QвHв/3600·1000·кпд; Nв=6149·1540/3600·1000·0,585=4,5
кВт.
Мощность электродвигателя для привода
вентилятора: Nэл=kNв/пn; где п=0,97 – кпд подшипников, n=0,98-0,96
– кпд клиноремённой передачи, k=1,15 – коэффициент
запаса для электродвигателей мощностью
от 2 до 5 кВт.
Nэл=1,15·4,5/0,97·0,97=5,5 кВт.
Шкив на вентиляторе 4Б-160, шкив на валу
электродвигателя 4Б-160. Двигатель вентилятора
сблокировать с остальным оборудованием
таким образом, чтобы он включался раньше,
и выключался несколько позже аспирируемого
оборудования. Подробнее о выборе вентилятора
на странице "Выбор и расчёт вентилятора".
Выбор и расчёт вентилятора.
Вентиляторы общего назначения
применяют для работы на чистом воздухе,
температура которого меньше 80 градусов.
Для перемещения более горячего воздуха
предназначены специальные термостойкие
вентиляторы. Для работы в агрессивных
и взрывоопасных средах выпускают специальные
антикоррозионные и взрывобезопасные
вентиляторы. Кожух и детали антикоррозионного
вентилятора выполнены из материалов,
не вступающих в химическую реакцию с
коррозионными веществами перемещаемого
газа. Взрывобезопасное исполнение исключает
вероятность искрообразования внутри
корпуса (кожуха) вентилятора и повышенного
нагревания его частей во время работы.
Для перемещения запылённого воздуха
применяют специальные пылевые вентиляторы.
Размеры вентиляторов характеризуются
номером, который обозначает диаметр рабочего
колеса вентилятора, выраженный в дециметрах.
По принципу действия вентиляторы
подразделяются на центробежные (радиальные)
и осевые. Центробежные вентиляторы низкого
давления создают полное давление до 1000
Па; вентиляторы среднего давления – до
3000 Па; и вентиляторы высокого давления
развивают давление от 3000 Па до 15000 Па.
Центробежные вентиляторы изготавливают
с дисковым и бездисковым рабочим колесом:
Лопатки рабочего колеса крепятся
между двумя дисками. Передний диск - в
виде кольца, задний - сплошной. Лопасти-лопатки
бездискового колеса крепятся к ступице.
Спиральный кожух центробежного вентилятора
устанавливают на самостоятельных опорах,
или на станине, общей с электродвигателем.
Осевые вентиляторы характеризуются
большой производительностью, но низким
давлением, поэтому широко применяются
в общеобменной вентиляции для перемещения
больших объёмов воздуха при невысоком
давлении. Если рабочее колесо осевого
вентилятора состоит из симметричных
лопаток, то вентилятор является реверсивным.
Схема осевого вентилятора:
Крышные вентиляторы изготавливаются
осевые и радиальные; устанавливаются
на крышах, на бесчердачном перекрытии
зданий. Рабочее колесо и осевого, и радиального
крышного вентилятора вращается в горизонтальной
плоскости. Схемы работы осевого и радиального
(центробежного) крышных вентиляторов:
Осевые крышные вентиляторы
применяют для общеобменной вытяжной
вентиляции без сети воздуховодов. Радиальные
крышные вентиляторы развивают более
высокие давления, поэтому могут работать
как без сети, так и с сетью подключенных
к ним воздуховодов.
Технические характеристики
вентиляторов различного назначения в
каталоге"Вентиляторы". Помощь при подборе и заказе:
asp-hpz@yandex.ru |
Подбор вентилятора
по аэродинамическим характеристикам.
Для каждой вентиляционной
системы, аспирационной или пневмотранспортной
установки вентилятор подбирают индивидуально,
используя графики аэродинамических характеристик
нескольких вентиляторов. По давлению
и расходу воздуха на каждом графике находят
рабочую точку, которая определяет коэффициент
полезного действия и частоту вращения
рабочего колеса вентилятора. Сравнивая
положение рабочей точки на разных характеристиках,
выбирают тот вентилятор, который даёт
наибольший кпд при заданных значениях
давления и расхода воздуха.
Пример. Расчёт вентиляционной
установки показал общие потери давления
в системе Нс=2000 Па при требуемом расходе
воздуха Qс=6000 м³/час. Подобрать вентилятор,
способный преодолеть это сопротивление
сети и обеспечить необходимую производительность.
Для подбора вентилятора его
расчётное давление принимается с коэффициентом
запасаk=1,1:
Нв=kHc; Нв=1,1·2000=2200 (Па).
Расход воздуха рассчитан с
учётом всех непродуктивных подсосов. Qв=Qс=6000
(м³/час). Рассмотрим аэродинамические
характеристики двух близких номеров
вентиляторов, в диапазон рабочих значений
которых попадают значения расчётного
давления и расхода воздуха проектируемой
вентиляционной установки:
Аэродинамическая характеристика
вентилятора 1 и вентилятора 2.
На пересечении величин Рv=2200
Па и Q=6000 м³/час указываем рабочую точку.
Наибольший коэффициент полезного действия
определяется на характеристике вентилятора
2: кпд=0,54; частота вращения рабочего колеса n=2280
об/мин; окружная скорость края колеса u~42
м/сек.
Окружная скорость рабочего
колеса 1-го вентилятора (u~38 м/сек) значительно
меньше, значит, будут меньше создаваемые
этим вентилятором шум и вибрация, выше
эксплуатационная надёжность установки.
Иногда предпочтение отдаётся более тихоходному
вентилятору. Но рабочий коэффициент полезного
действия вентилятора должен быть не ниже
0,9 его максимального кпд. Сравним ещё
две аэродинамические характеристики,
которые подходят для выбора вентилятора
к той же вентиляционной установке:
Аэродинамические характеристики
вентилятора 3 и вентилятора 4.
Коэффициент полезного действия
вентилятора 4 близок к максимальному
(0,59). Частота вращения его рабочего колеса n=2250
об/мин. Кпд 3-его вентилятора несколько
ниже (0,575), но и частота вращения рабочего
колеса существенно меньше: n=1700 об/мин.
При небольшой разнице коэффициентов
полезного действия 3-й вентилятор предпочтительнее.
Если расчёт мощности привода и электродвигателя
покажет близкие результаты для обоих
вентиляторов, следует выбрать вентилятор
3.
Расчёт мощности,
требуемой для привода вентилятора.
Мощность, которая требуется
для привода вентилятора, зависит от создаваемого
им давления Hв (Па), перемещаемого объёма
воздуха Qв (м³/сек) и коэффициента полезного
действия кпд:
Nв=Hв·Qв/1000·кпд (кВт); Нв=2200 Па; Qв=6000/3600=1,67
м³/сек.
Коэффициенты полезного действия
предварительно подобранных по аэродинамическим
характеристикам вентиляторов 1, 2, 3 и 4
соответственно: 0,49; 0,54; 0,575; 0,59.
Подставляя величину давления,
расхода и кпд в формулу расчёта, получим
следующие значения мощности для привода
каждого вентилятора: 7,48 кВт, 6,8 кВт, 6,37
кВт, 6,22 кВт.
Расчёт мощности
электродвигателя для привода вентилятора.
Мощность электродвигателя
зависит от вида её передачи с вала двигателя
на вал вентилятора, и учитывается в расчёте
соответствующим коэффициентом (kпер).
Нет потерь мощности при непосредственной
посадке рабочего колеса вентилятора
на вал электродвигателя, т. е. кпд такой
передачи равен 1. Кпд соединения валов
вентилятора и электродвигателя с помощью
муфты 0,98. Для достижения необходимой
частоты вращения рабочего колеса вентилятора
применяем клиноремённую передачу, коэффициент
полезного действия которой 0,95. Потери
в подшипниках учитываются коэффициентом kп=0,98.
По формуле расчёта мощности электродвигателя:
Nэл=Nв / kпер·kп
получим следующие мощности:
8,0 кВт; 7,3 кВт; 6,8 кВт; 6,7 кВт.
Установочную мощность электродвигателя
принимают с коэффициентом запаса kз=1,15
для двигателей мощностью менее 5 кВт;
для двигателей более 5 кВт kз=1,1:
Nу=kз·Nэл.
С учётом коэффициента запаса kз=1,1
окончательная мощность электродвигателей
для 1-го и 2-го вентиляторов составит 8,8
кВт и 8 кВт; для 3-го и 4-го 7,5 кВт и 7,4 кВт.
Первые два вентилятора пришлось бы комплектовать
двигателем 11 кВт, для любого вентилятора
из второй пары достаточно мощности электродвигателя
7,5 кВт. Выбираем вентилятор 3: как менее
энергоёмкий, чем типоразмеры 1 или 2; и
как более тихоходный и эксплуатационнонадёжный
по сравнению с вентилятором 4.