CUPRINS

1. Transportul pneumatic 32.Stabilirea parametrilor de transport 7. 3.a)Calculul pierderilor de presiune la curgerea fluidului bifazic gaz-solid 13.3.b) Pierderea de presiune la transportul amestecului n zona cotului, zona 2-3. 17.3.c) Pierderea de presiune la deplasarea amestecului bifazic pe tronsonul 3-4 19. 1.Transportul pneumaticTransportul pneumatic se bazeaz pe faptul c unele produse (granule, pulberi) capt n amestec cu un gaz de obicei aer proprieti apropiate de cele ale fluidelor. La o anumit vitez a gazului acesta poate transporta produsul.

Cnd ntr-un strat de produs granular se aduce, n curent ascendent, un gaz cu viteza foarte mic, se observ c greutatea granulelor nvinge fora ascendenta gazului. Stratul de produs rmne fix, iar gazul strbate stratul printre spaiile dintre particule. n acest caz stratul de produs se mai numete strat fix.Cnd viteza gazului crete, se ajunge la un echilibru ntre fora ascendent a curentului de gaz i greutatea granulei. n acest caz particulele ncep s pluteasc n curentul de gay, starea aceasta marcnd nceputul fluidizrii.

Mrind viteza gazului, fora ascendent depete greutatea particulei. n acest moment particulele ncep s urce dezordonat, producnd o mrire relativ a stratului. Cum, datorit frecrii, se pierde o parte din energia gazului, fora ascendent scade puin fa de greutatea particulelor, astfel nct acestea cad, revenind la locul iniial al stratului. n aceast cdere particulele i schimb poziia de aezare; starea aceasta corespunde unei afnri i se numete fluidizare omogen.Cnd viteza capt valori foarte mari (25 m/s), fora ascendent depete cu mult greutatea particulei, astfel nct produsul este total antrenat de curentul de gaz. Aceast stare se numete transport pneumatic.Acest mod de transportse poate aplica la materialele sub form de pulberi sau granule care nu au tendin de aglomerare; el se folosete cu foarte bune rezultate la transportul finii, cerealelor, laptelui praf, seminelor de floarea-soarelui, boabelor i pudrei de cacao etc.

Clasificarea instalaiilor de transport pneumatic

Instalaiile de transport pneumatic se pot clasifica dup mai multe criterii care iau n considerare fie modul de lucru, fie cel de formare al amestecului.

Dup modul n care se face antrenarea particulelor solide instalaiile de pneumotransport se clasific n:

-instalaii la care transportul se face prin antrenarea separat a particulelor solide n curentul de gaze, chiar dac exist ciocniri ntre particule;

-instalaii de transport la care materialul este adus n stare de fluidizare prin difuzia unui curent de gaze n spaiul dintre particule; n acest caz gazul are rolul de a elimina frecarea dintre granule.

Dup mrimea presiunii din conducta de transport pneumatic instalaiile se clasific n:

instalaii cu depresiune racordate la un exhaustor;

instalaii cu suprapresiune racordate la un compresor sau suflant.

Cele mai utilizate tipuri de instalaii de transport pneumatic:

-instalaii cu depresiune, la care ncrcarea conductei se realizeaz cu ajutorul unei plnii simple; utilizat n transportul materialelor fibroase;

-instalaii cu suprapresiune, ncrcarea materialului se face cu ajutorul unui ejector, transportul materialelor pulverulente;

-instalaia de transport pneumatic cu sorb, la aceste instalaii se obin concentraii mai mari ale amestecului de material solid cu aer i se evit formarea prafului, dispozitivul de alimentare prin sorb permite introducerea n instalaia de transport pneumatic a materialelor sub form granular sau pulverulent;

-instalaia de transport pneumatic prin refulare, alimentarea se realizeaz cu ajutorul unei pompe cu urub, folosit n exclusivitate la transportul materialelor pulverulente;

-rigola pneumatica, transportul se realizeaz prin curgerea pe un plan nclinat a materialului fluidizat, se realizeaz transportul materialelor mcinate fin i uscate;

-instalaia de transport a materialului fluidizat pe vertical, permite transportul a 100 t/h material pulverulent la o nlime de 60 m, este un sistem modern deosebit de economic;

-instalaia de transport pneumatic cu capsule cilindrice (pota pneumatic).

Fa de mijloacele mecanice de transport, transportul pneumatic prezint multe avantaje, cum ar fi:

-poate transporta materialul fr pierderi, n codiii igienice;

-nu rspndete praf n atmosfer;

-spaiu redus de amplasare;

-nu au organe mobile (n micare);

-traseele de transport pot fi orizontale, verticale, mixte;

-sunt flexibile;

-nu exist riscul incendiilor;

-are capacitate mare de transport i deservire uoar, fiind automatizat.

Dezavantajul acestui transport este c se realizeaz cu un consum mare de energie necesar funcionrii pompei de aer.

Dup cum este plasat pompa de aer n instalaie, transportul pneumatic se poate realiza prin aspiraie sau prin refulare.Transportul pneumatic prin aspiraie este alctuit din pompa de aer 1, care aspir aer prin conducta de aer 2, din grmada de produs 3. aerul ncrcat cu particule solide este aspirat cu energie mare ntr-un grup de mai multe cicloane 4, 5 cu scopul de a reduce din viteza aerului i a separa granulele din aer.

Produsul granular cade la baza cicloanelor n ecluze, de unde este evacuat prin rotirea ecluzelor, n alt mijloc de transport, sau poate fi ambalat n saci, direct la evacuarea din ecluz (fig1 ,a; fig 2).

Transportul pneumatic prin refulare este alctuit din suflanta 1, cu ajutorul creia se pompeaz aer cu presiune mare n rezervorul 2, iar de aici n conducta de transport 3, produsul cade din rezervorul 4 n ecluz, apoi este antrenat de aer i transportat cu presiune mare nspre celulele de siloz 5 i 6 sau n buncrul 7.

Aerul este evacuat din instalaie ntr-un ciclon, unde se separ din aer particulele fine. Acestea se elimin ca particule de praf, ce nu mai pot fi utilizate (fig1, b).

Indiferent de sistemul ales, prin aspiraie sau prin refulare, transportul pneumatic nu pune probleme la ncrcare ci la descrcarea produsului, adic la separarea acestuia din aerul care la antrenat; tocmai de aceea cele mai utilizate sunt cicloanele.

Pentru a se mari viteza de sedimentare si pentru o purificare mai avansata a gazelor cel mai adesea se foloseste actiunea fortei centrifuce. Cel mai reprezentativ utilaj care functioneaza pe principiul sedimentarii in camp centrifug este ciclonul.

In ciclon viteza de sedimentare este de 5-2500 de ori mai mare decat in camera de desprafuire. In ciclon se pot separa particule solide sau picaturi de lichid cu diametrul mai mare decat 5mm. Aceste separatoare pot lucra la temperaturi ridicate (de pana la 1000 oC si la presiuni de pana la 500 at. In principal, ciclonul este format dintr-un corp cilindric prevazut cu un capac la partea superioara si care se continua cu un trunchi de con la partea inferioara. Gazul este introdus in ciclon in zona cilindrica, printr-un racord care are sectiunea dreptunghiulara. In axul corpului ciclonului se afla un tub central care serveste la evacuarea gazului purificat. Prin introducerea tangentiala a gazului in ciclon acesta primeste o miscarede rotatie in spatiul dintre tubul central si corpul cilindric al ciclonului.

Datorita miscarii de rotatie forta centrifuga care se manifesta actioneaza diferentiat asupra particulelor si a gazului, datorita diferentei de densitate. Forta centrifuga care actioneaza asupra particulelor este mult mai mare decat cea care actioneaza asupra gazului si particulele se deplaseaza mai rapid spre peretele interior al

ciclonului, se ciocnesc de acesta pierzand o mare parte din cantitatea lor de miscare si cad la partea inferioara. Gazul separat de solid iese din ciclon pe la partea superioara prin tubul central.

TEMAS se calculeze o instalaie de transport pneumatic (cu sorb) pentru gru, de la siloz la punctul de recepie dintr-o moar n cazul traseului orizontal i vertical indicat n figura de mai jos.

Schema de calcul a instalaiei de transport pneumatic

-Date iniiale:

-debitul n greutate al materialului solid transportat:

QGs=76.000 [N/h]

-lungimea tronsoanelor L1.2 =9,6 m i L3.4 = 41 m;-diametrul conductei, D = 100mm = 0,1m;-diametrul bobului de gru, d = 4,6 mm = 0,0046 m;-masa particulei de gru, m = 3,806 10-5kg;-viteza optim a gazului (aerului) la transportul pneumatic, = 20 -30 m/s,

-acceleraia gravitaional, g = 9,81 m/s2,

-greutatea specific a gazului la presiunea atmosferic, g = 12,9 N/m3.

Tabelul 1. Constante legate de material

ConstantaGru

K0 - constanta de nfundare3,1 10-5

K'0 - constanta de transport1,8 10-5

CR - coeficient de rezisten0,42

- constanta vitezei de regim0,0024

s - greutatea specific a solidului12753 N/m3

d - diametrul particulei4,6 mm

m - masa particulei3,80610-5 kg

f- coeficient de frecare n curb0,30

2.Stabilirea parametrilor de transport

I.-Calculul concentraiei de transport:

unde: C - constanta concentraiei de transport [ - ],

k0 - constanta de nfundare, k0 = 3,110-5,

- viteza optim de curgere a aerului, =25 [m/s],

g - acceleraia gravitaional, [m/s2],

D - diametrul conductei, [m].

Calculul debitului de gaz, Qg:

[m3/s]

Qg=0.196[m3/s]unde: - viteza optim de curgere a aerului, =25 [m/s],

D - diametrul conductei, [m].

-Calculul n greutate al gazului, :

[N/h]

[N/h]

unde: g - greutatea specific a gazului la presiunea atmosferic, g = 12,9 [N/h]-Calculul debitului n greutate al solidului, :

[N/h]

[N/h]NU ESTE BUN DEOARECE VALOAREA CALCULAT A DEBITULUI N GREUTATE TREBUIE S FIE SUPERIOAR CIFREI IMPUSE.II.-Calculul concentraiei de transport:

unde: C - constanta concentraiei de transport [ - ],

k0 - constanta de nfundare, k0 = 3,110-5,

- viteza optim de curgere a aerului, =23 [m/s],

g - acceleraia gravitaional, [m/s2],

D - diametrul conductei, [m].

-Calculul debitului de gaz, Qg:

[m3/s]

[m3/s]

unde: - viteza optim de curgere a aerului, =23 [m/s],

D - diametrul conductei, [m].

-Calculul n greutate al gazului, :

[N/h]

[N/h]unde: g - greutatea specific a gazului la presiunea atmosferic, g = 12,9 [N/h]

-Calculul debitului n greutate al solidului, :

[N/h]

[N/h]

ESTE BUN DEOARECE VALOAREA CALCULAT A DEBITULUI N GREUTATE ESTE SUPERIOAR CIFREI IMPUSE.

-=0

0.83vs2-46vs+456,322=0

-viteza de regim a aerului,

- vitezei de regim a particulei solide n sorb,

- viteza de plutire a particulei,

[m/s]

vp=11.868 [m/s]

unde: d - diametrul particulei solide, [m],

CR - coeficient de rezisten, CR = 0,42,

s - greutatea specific a solidului, s = 12753 [N/m3],

g - greutatea specific a gazului la presiune atmosferic,

g = 12,9 [N/m3]

g - acceleraia gravitaional

- constanta vitezei de regim, = 0,0024 - 0,0032 [-],

- coeficient de proportionalitate, = [ - ]

D - diametrul conductei, [m],

Condiie vs < vg; din cele dou soluii ale ecuaiei de gradul al-ll-lea se va alege valoarea vs mai mic dar apropiat vitezei optime de curgere a aerului (vg).

-Determinarea timpului de accelerare a particulei pe prima poriune dreapt, ta:

Definiie: timpul de accelerare al particulei solide reprezint intervalul de timp n care particula solid sub aciunea curentului de fluid pornete din repaus i atinge valoarea vitezei de regim cu o eroare de 5%.

[s]

[s]unde: - viteza de regim a particulei solide dup atingerea timpului

ta; pentru calcule practice raportul = 0,95;

- este dat de relaia:

[ -]

, - coeficient a carui valoare este data de relaia:

unde: - coeficient de impact, este dat de relaia:

m-masa particulei de grau, [kg];CR-coeficient de rezistenta , CR=0,42;

D-diametrul conductei [m];

d-diametrul bobului de grau, [m];

g-greutatea specifica a aerului la presiunea atmosferica, g =12,9[N/m3]

g-acceleratia gravitationala;

-constanta vitezei de regim, =0,0024-0,0032.

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

[m]unde ta timpul de accelerare.

3.a)Calculul pierderilor de presiune la curgerea fluidului bifazic gaz-solid

Calculul pierderilor de presiune pe tronsonul 1-2

-Pierderea de presiune n sorb i pe prima poriune orizontal:

[N/m2]

[N/m2]

unde: - coeficientul de impact n sorb, = 2;

g - greutatea specific a aerului la presiune atmosferic,

g = 12,9 [N/m3];

- viteza de regim iniial a particulei solide, = 0 [m/s].

-Pierderea de presiune n sorb:

[N/m2]

[N/m2]

unde: p1 - pierderea de presiune n sorb;

pat- presiunea atmosferic, = 1,013 105 N/m2;

p - pierderea de presiune n sorb i pe prima poriune orizontal;

-Pierderea aparent de presiune pentru aerul curat pe prima poriune dreapt, L1-2:

[N/m2]

[N/m2]

unde: g aer - greutatea specific a aerului curat, = 1 [N/m3];

- coeficient adimensional funcie de regimul de curgere caracterizat prin nr. lui Reynolds i rugozitatea relativ a conductei, = 0,023.

-Pierderea de presiune real la curgerea aerului curat prin tronsonul 1-2 se calculeaz cu relaia:

[N/m2]

[N/m2]

unde: p1 - presiunea n sorb.

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

In transportul pneumatic al materialelor solide dispersate ntr-un gaz la stabilirea relaiilor pentru calculul pierderilor de presiune, trebuie avut n considerare efectele combinate ale interaciunilor: particule solide - conducta de transport; granule transportate - mediul de dispersie; ciocnirile dintre particulele solide. Acestea conduc la consumuri de energie, din energia fluidului purttor, ceea ce determin majoritatea pierderilor de presiune fa de cele corespunztoare fluidului omogen purttor.

-Pierderea de presiune la transportul amestecului bifazic gaz - particule solide se determin cu relaia:

[N/m2]

[N/m2]

unde: K1 - coeficient experimental avnd valoare practic, este dat de relaia:

n care este dat de relaia:

unde: i

K1 - coeficient experimental avnd valoare obinut n laborator;

C - concentraia de transport.

-Pierderea de presiune n punctul 2 (la captul tronsonului 1 - 2):

[N/m2]

[N/m2]

-Determinarea greutii specifice si a vitezei gazului n punctul 2 se face cu relaia:

[N/m3],

[N/m3]

[m/s].

[m/s].-Calculul vitezei de regim a particulei solide n punctul 2:

101.620-8.925+0.196-0.169-14.24=0

0.027 -8.925+87.38=0

=10.11Conditie: vs2