Определение потерь давления в ступенчатых трубопроводах

Опубликовано admin Фев 3, 2011 в Транспортировка древесной щепы

Отличительной особенностью движения аэросмесей по трубопроводам с постоянным живым сечением по длине трассы является постепенное увеличение скорости движения воздушного потока по ходу перемещения щепы от питателя к циклону или дефлектору. В высоконапорных установках скорость в конце трубопровода в результате расширения сжатого воздуходувной машиной воздуха превышает требуемые скорости для устойчивого перемещения аэросмеси в 1,3—1,5 раза. В результате этого в конце транспортного тру­бопровода резко возрастают потери давления на перемещение аэросмеси. Кроме того, движение смеси с повышенными скоростями в коленах, переключателях, циклонах или дефлекторах сопровождается раскалыванием частиц щепы вдоль волокон, что ведет к росту частиц мелкой фракции и снижению качества всей транспортируемой массы щепы.

Обеспечение постоянной оптимальной скорости воздушного потока по длине, трассы трубопровода снизит энергозатраты на перемещение материала и уменьшит измельчение частиц щепы. Для этого в нагнетательных трубопроводах высоконапорных пневмотранспортных установок рекомендуется применять по длине трассы ступенчатые трубопроводы (с переменным диаметром).

Определение потерь давления в ступенчатом трубопроводе с неизвестными в начале расчета длинами отдельных участков труб и диаметрами требует иного в отличие от уравнения методического подхода. В основу предлагаемого метода расчета ступенчатого нагнетательного трубопровода пневмотранспортных высоконапорных установок положено уравнение неразрывности массового расхода воздуха, нагнетаемого в трубопровод воздуходувной машиной.

Поскольку в начале расчета удельный вес воздуха в нагнетательном патрубке у питателя не известен, то, исходя из уравнения (УП.21), потери давления в ступенчатом трубопроводе целесообразно определять в отличие от традиционных методов расчета не в направлении движения воздушного потока в трубопроводе, а наоборот, от циклона или дефлектора в направлении к воздуходувной машине, т. е. от участка, на котором известен удельный вес воздуха. Следует отметить, что аналогичный метод подхода к определению потерь давления в трубопроводах с постоянным по всей длине трассы диаметром применялся С. Н. Святковым.

Весовую концентрацию аэросмеси, расход воздуха и диаметр транспортного трубопровода конечной (последней) секции трубопровода в многоступенчатых трубопроводах рассчитывают по тем же уравнениям, по которым производится расчет этих параметров в нагнетательных установках с постоянным диаметром трубопровода. Однако следует учитывать, что диаметр конечной секции трубопровода (у дефлектора или у циклона) нужно рассчитывать из условия допустимости максимальной скорости потока для мини­мального измельчения щепы на выходе из трубопровода через циклон или дефлектор. Для технологической щепы эта скорость не должна превышать 50—55 м/с. По данным фирмы «Rader Pneumatics», при скорости воздушного потока 55 м/с измельчение щепы достигает 2—4%.

После расчета диаметра конечной секции трубопровода и подбора по ГОСТ сортамента труб можно определить оптимальную скорость движения аэросмеси в начале секции (на стыке со следующей секцией трубопровода).

Допустимые потери давления на перемещение аэросмеси в последней секции трубопровода определяются как разность между общим перепадом давления и потерями давления на выходе из трубопровода в местных сопротивлениях и на подъем аэросмеси (при наличии на трассе вертикальных или наклонных участков).

Определив длину конечной секции трубопровода, по ГОСТ подбирают трубопровод следующей секции диаметром ближайшим меньшим по сравнению с диаметром конечной секции. Дальнейший расчет длины второй и следующих секций ступенчатого трубопровода, а также потерь давления на участках (секциях) трассы производится аналогично вышеизложенному расчету концевой секции трубопровода.

Общие потери давления во всех секциях транспортного трубопровода находят простым суммированием потерь давления в секциях. Потери давления на разгон материала в смесительной камере питателя, в местных сопротивлениях и на подъем аэросмеси определяют по определенным уравнениям. Исходные параметры воздуходувной машины по расходу и давлению берут из других уравнений.

Соединение секций ступенчатого трубопровода для уменьшения потерь давления на этих участках рекомендуется осуществлять диффузорными переходниками с углом раскрытия диффузора на 6-8%.

Данная методика инженерного расчета пневмотранспортных систем высокой производительности является основным руководством при расчете и проектировании пневмотранспортных систем в условиях лесной и целлюлозно-бумажной промышленности. Все серийно выпускаемые отечественной промышленностью пневмотранспортные системы для межцехового перемещения и погрузки технологической щепы рассчитаны и запроектированы по этой методике.