Universitatea de tiine Agricole i Medicin Veterinar a Banatului din Timioara

Facultatea de Tehnologia Produselor AgroalimentareDisciplin: Operaii n industria alimentar

Calculul unei instalaii de transport pneumatic al fluidelor bifazice gaz-solid

Coordonator: Student:

Asist. Dr. Ing.Rinovetz Alexandru Szijarto Tivadar An II, Gr. 421 B

Timioara

2012CuprinsCapitolPg.

Instalatii de transport continuu cu actionare pneumatica3

TRANSPORTUL PNEUMATIC5

Tema proiectului7

Date iniiale:8

Stabilirea parametrilor de transport9

Calculul pierderilor de presiune pe tronsonul 1 211

Pierderea aparent de presiune pentru aerul curat pe prima poriune dreapt, L1-212

Calculul pierderilor de presiune la curgerea fluidului bifazic pe tronsoane rectilinii (tronsonul 1-2)13

2.2. Pierderea de presiune la transportul amestecului n zona cotului, zona 2-314

2.3. Pierderea de presiune la deplasarea amestecului bifazic pe tronsonul 3-4:15

Pierderea de presiune real la curgerea aerului curat prin tronsonul 3-4 se calculeaz cu relaia:15

3. Pierderea total de presiune:15

4. Puterea utilajului (ventilator sau suflant):15

Instalatii de transport continuu cu actionare pneumatica

Transportui se realizeaza in plan vertical sub actiunea gravitatiei. Este un dispozitiv care nu necesita supraveghere si intretinere deosebite; se uzeaza datorita eroziunii in timpul transportului.

Transportorul pneumatic are la baza principiul antrenarii particulelor de material solid de catre un curent de aer sau alt gaz care se deplaseaza cu o anumita viteza printr-o conducta. Cu acest tip de instalatii se transporta materiale solide de granulatie foarte mica: soda calcinata, ciment, cenusa, zgura, praf de calcar, carbune macinat sau sub forma fibroasa, aschii de lemn, rumegus, celuloza etc.

Deplasarea materialului se face in plan orizontal, inclinat sau vertical, pe distanta de 350400 m si inaltimea maxima de 45 m.

Dupa modul de functionare, instalatiile de transport pneumatic se impart in:

- instalatii prin aspiratie;

- instalatii prin refulare;

- instalatii mixte.

O instalatie de transport pneumatic este formata din:

- conducte prin care se face transportui;

- dispozitivul de alimentare al conductei cu material;

- sursa de aer comprimat sau de aspiratie;

- dispozitivul pentru separarea materialului de aerul folosit la transport.

Conductele prin care se face transportui sunt de obicei din otel, avand diametrul de 50250 mm, la montarea lor reducandu-se coturile la maximum pentru a inlatura pierderea de presiune si eroziunile.

Alimentarea cu material se face cu dispozitive elicoidale, dispozitive cu camere, dozatoare celulare in transportui pneumatic, prin refulare si sorb de aspiratie pentru transportui prin aspiratie care se afunda in material.

Sursa de aer comprimat este data de compresoare cu una sau doua trepte, turbo-suflante si ventilatoare sau pompe de vid.

Separarea materialului antrenat de aer se face in aparate numite silozuri, cicloane si filtre cu saci.

Transportoare pneumatice prin aspiratie (fig.10). Transportui materialului se realizeaza cu un exhaustor montat la capatui instalatiei pneumatice, astfel ca acesta se aria in intregime sub depresiune. Exhaustorul 5, montat dupa punctui final al instalatiei, produce depresiunea necesara (0,50,6 bar) aspiratiei curentului de aer in vederea antrenarii materialului. Materialul granular este aspirat impreuna cu aerul prin capul de aspiratie 7 si transportat pe conducta 2 pana la silozul de descarcare 3. Separarea ultimelor granule antrenate de aer se face in ciclonul 4. Reglarea depresiunii se face in functie de natura, marimea granulelor si pierderile prin frecare care intervin pe intreaga lungime a instalatiei. Transportui pneumatic prin aspiratie este eficient in cazul descarcarii materialelor din vagoane, platforme, remorci etc. la distante de pana la 120 m.

Transportoare pneumatice prin refulare (fig.11). Transportui materialului se obtine datorita curentului de aer produs de suflanta 1 montata la capatui initial al instalatiei, inaintea zonei de incarcare a materialului. Materialul este alimentat din buncarul 3 si este transportat de curentui de aer in silozul de descarcare 4. Separarea granulelor antrenate se face in ciclonul 5 si in filtrul cu saci 6. Presiunea aerului este de 25 bar, iar distanta de transport ajunge la 300 m.

TRANSPORTUL PNEUMATIC

Transportul pneumatic al granulelor si materialului pulverulent este des utilizat datorita avantajelor tehnico-economice fata de sistemul clasic mecanizat. In practica se intalnesc frecvent doua cazuri de curgere a curentilor bifazici:

-curgerea curentilor bifazici lichid-solid ;

-curgerea curentilor bifazici gaz-solid.

Clasificarea instalatiilor de transport pneumatic.

Instalatiile de transport pneumatic se pot clasifica dupa mai multe criterii care iau in considerare fie modul de lucru, fie cel de formare al amestecului. Dupa modul in care se face antrenarea particulelor solide instalatiile de pneumotransport se clasifica in:

-instalatii la care transportul se face prin antrenarea separata a particulelor solide in curentul de gaze, chiar daca exista ciocniri intre particule ;

-instalatii de transport la care materialul este adus in stare de fluidizare prin difuzia unui curent de gaze in spatiul dintre particule; in acest caz gazul are rolul de a elimina frecarea dintre granule. Dupa marimea presiunii din conducta de transport pneumatic instalatiile se clasifica in:

-instalatii cu depresiune racordate la un exhaustor;

-instalatii cu suprapresiune racordate la un compresor sau suflanta.

Tipuri mai des utilizate de instalatii transport pneumatic:

-instalatii cu depresiune, la care incarcarea conductei se realizeaza cu ajutorul unei palnii simple; utilizata in transportul materialelor fibroase;

-instalatii cu suprapresiune, incarcarea materialului se face cu ajutorul unui ejector, transportul materialelor pulverulente;

Instalatia de transport pneumatic cu sorb, la aceste instalatii se obtin concentratii mai mari ale amestecului de material solid cu aer si se evita formarea prafului, dispozitivul de alimentare prin sorb permite introducerea in instalatia de transport pneumatic a materialelor sub forma granulara sau pulverulenta;

Instalatia de transport pneumatic prin refulare, alimentarea se realizeaza cu o pompa cu surub, folosit in exclusivitate la transportul materialelor pulverulente;

Rigola pneumatica, transportul se realizeaza prin curgerea pe un plan inclinat a materialului fluidizat, se realizeaza transportul materialelor macinate fin si uscate;

Instalatia de transport a materialului fluidizat pe verticala, permite transportul a 100/h material pulverulent la o inaltime de 60 m , este un sistem modern deosebit de economic ;

Tema proiectului

S se calculeze o instalaie de transport pneumatic (cu sorb) pentru gru, de la siloz la punctual 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 = 180.000 [N/h];

lungimea tronsoanelor: L1-2 = 9,6 m i L3-4 =41 m;

diametrul conductei: D= 115mm = 0,115m;

diametrul bobului de gru: d = 4,6mm =0,0046 m;

masa particulei de gru: m = 3,806 10 -5 kg;

viteza optim a gazului (aerului) la transportul pneumatic: Vg = 20 30 m/s;

acceleraia gravitaional: g = 9,81 m/s2;

greutatea specific a gazului la presiune atmosferic: g = 12,9 N/m3.

ConstantaGru

K0 constanta de nfundare3,1 10-5

K0 constanta de transport1,8 10-5

CR coefficient de rezisten0,42

*z - constanta vitezei de regim0,0024

s greutatea specific a solidului12753 N/m3

d diametrul particulei4,6 mm

m masa particulei3,806 10-5 kg

f coeficient de frecare n curb0,30

1.Stabilirea parametrilor de transport

Calculul concentratiei de transport:

C k0 x Fr2 k0 x vg2g xD

unde: C- concentratie de transport [ - ]

k0 constanta de infundare, k0 3,1 x 10-5,

Vg viteza optima de curgere a aerului, [ m/s ],

g acceleratia gravitationala, [ m/s2 ],

D diametrul conductei, [ m ]. Calculul debitului de gaz, Qg:Qg xD24 x vg[ m3/s ]unde: vg viteza optima de curgere a aerului, [m/s],

D diametrul conductei, [ m ].

Calculul in greutate al gazului, QGg :

QGg g x Qg x 3600

[ N/h ]unde: g greutatea specifica a gazului la presiunea atmosferica, g 12,9 [ N/h ]

Calculul debitului in greutate al solidului, QGs:

QGs QGg x C

[ N/h ]

Valoarea calculata a debitului in greutate al solidului trebuie sa fie superior cifrei impuse, functie de valoarea vitezei de curgere a aerului, Vg.

pentru Vg 20 m/s:

C k0 Fr2 k0 vg2g D

C 3,1 10-5 482945,841C 0, 000031 482945,841C 15,5788981

Qg D24 vg [ m3/s ]

Qg 3,14 0,013225Qg 0,0415265/4 28 =0,1155QGg g Qg 3600[ N/h ]

QGg 12,9 0,1155 3600

QGg 13210QGs QGg C

[ N/h ]

QGs 13210 13,72

QGs 181,243Calculul vitezei de regim a particulei solide in sorb, Vs :

vg - vsvp2 - z*2 vs2g D 0

Vg viteza de regim a aerului,

Vs viteza de regim a particulei solide in sorb,

Vp viteza de plutire a particulei,

Vp 43 g dCR s- gg [ m/s ]

unde: d diametrul particulei solide, [ m ],

CR coeficient de rezistenta, CR 0,42s greutatea specifica solidului, s = 12753 [N/m3];

g - greutatea specific a gazului la presiune atmosferic, g = 12,9 [N/m3];

g - acceleraia gravitaional;

*z constanta vitezei de regim, *z = 0,0024- 0,0032 [-]; - coeficient de proporionalitate, = vpvg [-];D diametrul conductei, [ m ],

g acceleratia gravitational, [ m/s2 ].

Conditie: Vs < Vg ; din cele doua solutii ale ecuatiei de gradul II, se va allege valoarea Vs mai mica dar apropiata vitezei optime de curgere a aerului (Vg).

Vp 4/3 g dCr s- gg [ m/s ]

Vp=11,75

=0,4288

=0,47

1-'1+'

0,36

v Z*D + 2 gvs2

v = 0, 469

Vg v g Crm g d24

2,873

Din ecuatia vg - vsvp2 - z*2 vs2g D 0 vom determina Vs;

Vs= 16,623

Determinarea timpului de accelerare a particulei pe prima portiune dreapta, ta

Din formula aferenta vom determina ta

ta= 0.87Determinarea lungimii portiunii de accelerare a particulei solide, La [ m ]

La = 5,94

2. Calculul pierderilor de presiune la curgerea fluidului bifazic gaz-solid

2.1.Calculul pierderilor de presiune pe tronsonul 1 2

Pierderea de presiune in sorb si pe prima portiune orizontala:

pa= si 12gvg2 g+ QGS(vs-vsi)3600gD24 [N/m2]

unde: si- coeficient de impact n sorb, si = 2;

g greutatea specific a aerului la presiune atmosferic, g= 12,9 [N/m3];

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

pa= 1/9,81 750,76 12,9 + 277410,2/(35316 0,0078)pa = 1975,6

P1 + p = PatPierderea aparent de presiune pentru aerul curat pe prima poriune dreapt, L1-2p1-2*= g aerL1-2Dvg22g [N/m2]

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

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

p1-2*= 1*0,023*(9,6/0,115) *750,76/2,981 = 73,27

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

p1-2=p1-p12-2p1p1-2* [N/m2] unde: p1- presiune n sorb.p1-2=99324,5 99250,7 = 73,8

Calculul pierderilor de presiune la curgerea fluidului bifazic pe tronsoane rectilinii (tronsonul 1-2).n 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 bigazic gaz-particule solide se determin cu relaia:

(p1)1-2= p1-2 (1+K1C) [N/m2]

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

K1= 1,3 k1= 1,3 s, n care s este dat de relaia:

s= vs1vg1 z*+ 2vs1vg1 Fr1 , unde: Fr1= vg12g D i =vpvg1

K1- coeficient experimental, avnd valoare obinut n laborator;

C - concentraia de transport.

Fr1= 682,4

= 0,42

s= vs1vg1 z*+ 2vs1vg1 Fr1

s = 0,0034

K1 = 1,3/ s/y= 0,16

P2 = p1- (p1)1-2 [N/m3]

P2= 99250,07

g2=g1 p2p1 [N/m3] ;

g2 = 27,4/250,07/99324,5 = 27,3

Calculul de regim a particulei solide n punctul 2:

vg2-vs2vp 2 z*gDvs222-=0; unde =vpvg2 Condiie: vs2