CC BY
19
УДК 636.085.55:631.363
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОПРОВОДОВ ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ КОМБИКОРМОВЫХ УСТАНОВОК
В.И.Передня В.И.Хруцкий А.А.Кувшинов
Приведена технологическая схема процесса пневмотранспортирования зерновых компонентов и сыпучих добавок из мест хранения к мобильной установке. Дано математическое описание основных технологических операций используемых при пневмотранспортировании.
Ключевые слова: машинные технологии, корма, комбикорм, комбикормовый цех, пневматический транспорт.
В настоящее время в Беларуси начинают получать распространение мобильные комбикормовые установки для приготовления комбикормов непосредственно в хозяйствах или на фермах из сырья, имеющегося в хозяйстве.
Мобильные установки представляют собой набор различного оборудования смонтированного на шасси грузового автомобиля, полуприцепа или одноосной тележке. Такие установки состоят из оборудования для загрузки зерновых компонентов, их измельчения, дозирования, приема и дозирования обогатительных добавок, смешивания всех компонентов и выгрузки готовой продукции.
Слабо решенным вопросом во всех мобильных установках является загрузка исходного сырья, состоящего порой из десяти и более компонентов, особенно добавок, поскольку последние порой находятся на значительном расстоянии друг от друга. Для загрузки таких компонентов в основном использует пневмотранспорт.
Принцип работы пневмотранспортной системы следующий (рис.1): материал (зерно, сыпучие добавки) из бункеров 1 через систему сопел, засасывается по очереди потоком воздуха в пневмопровод 2 и поступает через пневморас-пределитель 3 в отделитель 4, где отделяется от воздуха и оседает в конической части отделителя, откуда шлюзовым затвором 5 подаются в место накопления. Запыленный воздух поступает из отделителя в центробежный пылеотделитель (циклон) 6, а затем, если необходимо, в фильтр для более тщательной очистки. Отделенная от воздуха пыль собирается в нижней части пылеотделителя и удаляется из него через шлюзовой затвор. Поток воздуха в системе создается воздуходувной машиной 7. Практика расчета пневмопроводов (воздухопроводов) показывает, что основными трудностями в расчете является определение потерь давления в пневмосистемах.
Зерновые Обогатительные компоненты добадки
Рис. 1. Технологическая схема работы пневмотранспортной системы: 1 - бункер-накопитель, 2 - пневмопровод, 3 - пневмораспределитель, 4 - отделитель, 5 - шлюзовой затвор, 6 - центробежный пылеотделитель,
7 - воздуходувная машина
Исходными данными для расчета пневмотранспортных установок служат: длина и схема расположения пневмопроводов; производительность пневмо-установки по воздуху; величина концентрации транспортируемого компонента; вид компонента (зерно, мука, добавки) и его аэродинамические и физико-механические свойства (скорость витания частиц, насыпная плотность, эквивалентный диаметр).
Величина массовой концентрации зависит от размера частиц, насыпной плотности транспортируемого компонента, конфигурации трассы. Как показывают исследования для зернистых компонентов ц=5.. .9, а для дерти, порошкообразных ц=1,5...4.
Требуемый расход воздуха для загрузки зерновых компонентов и обогатительных добавок можно определить по формуле
Яз = Ок Дбдо, (1)
где:
Рк - требуемая производительность по компоненту; р - плотность воздуха (для упрощения расчетов, поскольку длина пнев-
-5
мопроводов относительно небольшая, можно принять р =1,2 кг/м3); ц - концентрация компонентов в воздухопроводе.
Зная производительность по воздуху рв можно определить диаметр воздухопровода:
Б = ^11,27303 / V , (2)
где:
D - диаметр воздухопровода, м; V - скорость воздуха , м/с.
Потери давления (Па) в пневмопроводе целесообразно определять по следующему уравнению:
У АР = АР~. + АР.~.. (3)
/ 1 ^^ ^^ 1П1 ^^ ат ■> V /
где:
ДРосн - потери давления в приемнике, в гибком трубопроводе и в циклоне; ДРвсп - потери давления во вспомогательных элементах, таких как пылео-тделителях, отводах.
Потери давления в приемнике зависят от конструкции приемника, способа забора компонентов и т.д., и определяются из выражения:
рУ2
АРШ = РР^~, (4)
где:
в - коэффициент сопротивления, зависящий от конструкции приемника и колеблется в пределах в=0,5.. .1,6;
V - скорость воздуха (14-20 м/с). Потери давления в гибком пневмопроводе (Па) определяются по уравнению:
АР а = АРВ + АРдв + АР1 +АРМС, (5)
где:
ДРР - потери давления на разгон материала в начале воздухопровода; ДРТР - потери давления затрачиваемого на трение материала в воздухопроводе;
ДРП - потери давления на подъем материала; ДРмс - потери давления на изгибах и поворотах. Потери давления на разгон смеси (Па) после приемника, можно определить из выражения:
АРР =^г > (6)
где:
т - коэффициент потерь давления на разгон определяется экспериментальным путем и может быть принят для зерна равным 0,318, а для измельченного зерна, отрубей, пылеобразных частиц - 0,36.
Потери давления на трение зерновых компонентов на прямолинейных участках определяется из выражения:
Л О о рУ2
АРдв = , (7)
где:
ХТ - коэффициент потерь давления на трение, зависящий от вида компонентов, скорости воздуха и расположения воздухопроводов и определяющийся по достаточно сложным формулам.
1 1 Л С 1 Г»-2 г}—1,65 т-)0,85 7-^0,4 х Бч 2,52 0,9
лд =14,5 •10 Я-, я-А8 "2 ^ ,
где:
Re = VD/u - критерий Рейнольдса;
Яю = ^^2/», где:
и - вязкость воздуха;
ё2 - диаметр транспортируемых частиц;
л
Б2 - критерий Фруда, /gD.
По исследованиям Володина Н.П. [2], коэффициент потерь давления (Па) и трения можно определить из выражения:
АР^=АРв(1+Кц), (8)
где:
АРВ - потери давления на перемещение чистого воздуха;
АРВ =х1- ^ 3 Б 2 '
где:
X - гидравлический коэффициент сопротивления, равный:
Х=0,3164^0,25, К - экспериментальный коэффициент: К=А где:
K=AD/V1'25
А- опытный коэффициент и для зерна равен А=150, а для мучнистых материалов А=115.
Потери давления на подъем зерновых компонентов присутствуют в мобильных установках и их можно определить из выражения:
АР' =№НУ—Т^~ > (9)
у у АЕО
где:
Н - высота подъема зерновых компонентов, м.
Местные потери давления (Па) складываются из потерь на отводы, повороты и т.д.
АРмс=АРотв+АРз ,
где:
АРотв - потери давления при отводах и равны: АР =АР +АР
АР отв АР з 1 АР раз,
где:
АРз - потери давления (Па) при движении по закруглению и равны:
АРз= АРвз+ут(р^/2),
где:
ДPвз - потери давления в закруглении при движении воздуха: ДPвз=УP(V2/2),
ут - коэффициент, зависящий от вида компонента и равный:
К ) 0,5 ^ 0,1 ^ 0,3 5 (
П е емл (С'
v - „0,35,^ \ 0,2 т?-0,05
Yt - К—) — —емл (~7г) F2 М
где:
у - коэффициент для отводов под углом 900 и близким к нему, может
быть взят из справочников или рассчитан по формуле:
—
Y - 0,0835К—)0,68 D .
Общие потери давления (Па) равны потерям, полученным при работе пневмоустановки плюс потери давления на неучтенные сопротивления:
ЛPрасч=U(ЛPосн+ЛP всп,/
При подборе воздуходувки следует иметь в виду, что физические свойства транспортируемого материала отличаются от принятых при расчете. Поэтому выбирать воздуходувку следует не по расчетной величине перепада давления, а по давлению перемещенного воздуха:
P&g-bP^Jil -10-5 APddJ,
где:
^Л?расч - общие потери давления в пневмосистеме и не по расчетному расходу воздуха, а по общему расходу воздуха с учетом подсосов в отделителе, пылеотделители и в других местах и количество воздуха общее будет равно: Qb = 1,05(Ррас + Q подс/-
Зная необходимую производительность транспортировки зерновых или мучнистых компонентов, массовую концентрацию, общие потери давления можно подобрать ближайшую воздуходувку и диаметр пневмопроводов.
Литература:
1. Пашков, Е.В. Промышленные механотронные системы на основе пневмопровода / Е.В. Пашков, Ю.А.Осинский. - М., 2007. - 395с.
2. Володин, Н.П. Справочник по аспирации и пневмотранспортным установкам / Н.П.Володин, М.Г.Касторных, А.И.Кривошеин. - М.:Колос, 1983. - 288с.
3. Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины / А.О.Спиваковский, В.К.Дьячков. - М.: Машиностроение, 1983. - 487с.
Передня Владимир Иванович, доктор технических наук, заведующий отделом
Хруцкий Владимир Иванович, инженер, научный сотрудник
Кувшинов Александр Александрович, инженер, младший научный сотрудник
РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации
сельского хозяйства»
Тел. (810375) 280-02-91
E-mail: nti53@tut.by
The technological scheme of the pneumatic conveying of bulk cereal ingredients and additives from storage sites to the mobile unit. The mathematical description of the main process steps used in pneumatic transport.
Keywords: machine technology, food, feed, feed plant, pneumatic transport.
УДК 631.171
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД ИМПУЛЬСНЫМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
А.В.Колпаков
В результате проводимых НИОКР сотрудниками отдела биотехнических систем разработаны методологии импулъсно-гидродинамического диспергирования жидкостей (вода, молоко, растительные масла) и баротермического взрывного вспучивания растительного сырья (зерна злаковых культур, семена бобовых). Доказана перспективность технологического приема - импульсный ввод энергии высоких градиентов мощности в вещество при сверхнизкой длительности импульсов. Изложены результаты выполненных этапов, запланированы новые этапы проекта на 2012-2014 г.г., перечислены перспективы применения технологий импульсного ввода энергии в отраслях экономики России. Ключевые слова: диспергирование, импульсно-гидродинамическое воздействие, кавитация, баротермическое взрывное вспучивание, жидкая среда, зерно, стенд.
Интенсификация технологических процессов деструкции многофазных сред является важнейшей задачей приоритетных направлений развития науки, технологий и техники РФ (энергоэффективность, энергосбережение - п. 8). Основой увеличения производительности оборудования и снижения энергозатрат на проведение диспергирования является проектирование и создание эффективных технологических аппаратов с малой удельной энергоемкостью и материалоемкостью, высокой степенью воздействия на обрабатываемые многофазные среды.
Подобные разработки базируются на принципиально новых инженерных решениях, теоретических и экспериментальных исследованиях процессов деструкции в многофазных средах при интенсивных импульсных воздействиях.
