transportorul pneumatic

8/12/2019 Transportorul Pneumatic

1/25

1

Facultatea Ingineria Sistemelor Biotehnice

Catedra de Sisteme Biotehnice

Tema de Proiect la Disciplina Sisteme de Transport

Titlul Temei:

Transportorul Pneumatic

Student : Ivancu Bogdan Adrian

Grupa : 733

Universitatea POLITEHNICA Bucuresti

Anul Universitar: 2009-2010


2/25

2

Cuprins

1.Date de calcul

2.Studiul solutiilor constructive similar

3. Solutia constructiva de transport

4. Calculul parametrilor principali

5.Calculul si constructia partilor componente ale transportoarelorpneumatice


3/25

3

1.Date de calcul

Capacitatea de lucru: 1 [kg/s]

Material transportat: paie

Lungimea: 20 [m]

2.Studiul solutiilor constructive similare

Destinatie, constructie, clasificare

Transportoarele pneumatice asigura transportul materialelor in vrac, cu granulatie mica, pe orice directie si orice traseu, pe distante relativ mari, pana in 2 km pe orizontala si 100 m peverticala. Transportul se efectueaza pe o conducta prin care circula amestec de material si aer caagent de transport, datorita diferentei de presiune realizata la capetele acesteia. Ajuns ladestinatie, amestecul de material si aer este separat astfel incat materialul transportat estedepozitat intr-un buncar sau alt mijloc de depozitare, iar aerul, dupa ce a fost curatat de praf, esteevacuat in atmosfera. Transportoarele prezinta simplitate, constructivitate si exploatare, asiguraracirea materialului in timpul transportului, asigura capacitate de lucru mare de pana la 300 t/hdar necesita un consum ridicat de energie.

Un transportor pneumatic se compune din :

dispozitivul de alimentare care asigura amestecul material-aer. conductele care asigura traseul de transportat. sistemul de separare si curatire plasat la punctul de descarcare, cu rolul de a

separa materialul transportat de aer . ventilatorul care produce diferenta de presiune necesara transportului.

Dupa destinatia transportoarelor pneumatice, acestea pot fi independente sau subansamble aleunor masini agricole.Din punct de vedere functional transportoarele pneumatic pot fi cu aspiratie,cu refulare sau mixte. La transportoarele pneumatice cu aspiratie (anexa 44), la capatul dedestinatie al conductei de transport (5) se aplica o depresiune datorita ventilatorului (7) in timpce la capatul de alimentare al acesteia fixat de moara cu ciocane (2), presiunea este ceaatmosferica.


4/25

4

Transportoarele pneumatice cu aspiratie sunt indicate pentru transportul materialelor dinmai multe locuri in unul singur pe distante relativ mici. Transportoarele pneumatice cu refulare(anexa 40) sunt compuse dintr-un ventilator (paletele ventilatorului sunt fixate pe rotorul moriicu ciocane 5) care realizeaza o presiune de 2-3 bari. Aerul refulat de conducta de transport (3)este amestecat cu materialul din camera de macinare a morii, care in acest caz constituiedispozitivul de alimentare. Amestecul este deplasat la sistemul de separate (1) si curatire (4).Acest transportor este indicat in cazul transportului materialului dintr-un loc in mai multe locuri

pe distante relativ mari. In cazul transportoarelor pneumatice mixte (fig.2.1), pe prima portiune aconductei aflata intre moara cu ciocane (4) si ventilatorul (5) transportul materialului se face prinaspiratie iar pe restul conductei (intre ventilator si ciclonul (8)) transportul materialului se face

prin refulare.

Datorita depresiunii create de ventilatorul (5) si datorita faptului ca viteza curentului deaer este mai mare decat viteza de plutire a materialului macinat, acesta este absorbit din moara cuciocane (4) si refulat in ciclonul (8) unde are loc separarea materialului de aer deoarece in ciclon,viteza curentului de aer scade sub viteza de plutire a materialului.Materialul este evacuat dinciclon cu ajutorul ecluzei (6) la sistemul de insacuire. Aerul este curatat de praf in filtru cu panza(7) si apoi evacuat in atmosfera, iar impuritatile sunt colectate intr-un sac.

Figura 2.1 Transportorul pneumatic al morii MC-3Transportoarele pneumatice mixte se folosesc pentru transportul materialului din mai

multe locuri in locuri diferite pe distante medii.


5/25

5

3. Solutia constructiva de transport

Transportorul pneumatic cu refulare, este prevazut cu un ventilator (4) care este montat lacapatul de expeditie al materialului, el realizand presiunea necesara pentru transportulmaterialului prin conducta.Am ales acest tip de transportor pneumatic intrucat reprezinta solutiacea mai potrivita pentru transportarea paielor macinate, dintr-un loc in mai multe locuri pedistante relative mari.Distanta este de 20 [m] iar puterea furnizata de ventilator este suficienta

pentru transportul paielor macinate prin conducta (2) la ciclonu (3) de unde pot fi incarcate usorin saci .

Figura 3.1 Transportor pneumatic cu refulare


6/25

6

4. Calculul parametrilor principali

Calculul vitezei curentului de aer.

Pentru determinarea vitezei de transport a materialului este necesara cunoasterea proprietatilor fizico-mecanice ale materialului si in primul rand viteza de plutire a acestuia.

Viteza de plutire a particulelor de material de forma sferica se poate calcula cu relatia :

V p [m/s] (4.1)

unde :

d este diametrul particulei de material de forma sferica , d=5 [m].

m este densitatea materialului, m=300 [Kg/m 3].

a este densitatea aerului in conditii normale de presiune si temperatura, a=1.024 [Kg/m 3].

Coeficientul de presiune k depinde de numarul lui Reynolds.

Pentru particulele de alta forma decat cea sferica se introduce notiunea de diametrul sfereiechivalente d ec si de factorul de forma k f . Notand cu V volumul particulei de forma oarecare,atunci :

dec = 1.24 [m] (4.2)

in acest caz coeficientul de presiune k al aerului asupra particulei trebuie multiplicat cufactorul de forma K f .Relatia de calcul a vitezei de plutire devine:

V p [m/s] (4.3)

Viteza de plutire se poate determina si experimental cu ajutorul unor instalatii special. Astfel, intabelul 4.1 sunt indicate vitezele de plutire ale catorva materiale agricole.


7/25

7

Vitezele de plutire ale unor material agricole:

Tabelul 4.1

Materialul V p (m/s) Materialul Vp (m/s)Grau 9-11.5 Grau si stav 5.5-7.5Secara 8.5-10 Grau vatamat 5.7-7.5Orz 8.5-11 Faina 8.1Ovaz 8-9 Paie de grau 12-19Porumb 12.5-14 Paie de secara 6.4-8.4Mei 10-12 Paie de ovaz 7-8.7Mazare 15.5-16.5 Pleava de orz 0.67-3.1Fasole 12.5-14 Pleava de ovaz 0.67-3.1Soia 17-20 Pleava de orez 0.84-4.2

Canepa 8-11 Neghina 7-9In 5.2 Paie tocate (100mm) 3.5-4.25

Vp=15 [m/s]

Pentru transportul materialelor prin conducta este necesar ca aerul sa aiba o viteza mai maredecat viteza de plutire si anume :

Va = V p [m/s] (4.4)

unde :

= 1.25 1.5 pentru seminte.

= 1.25 2.5 pentru paie sau fan.

Valorile maxime ale lui se iau in cazul conductelor vertical si cu coturi.

= 2.

Va=2*15=30 [m/s]


8/25

8

Calculul consumului de aer

Cantitatea de aer necesara transportului materialului , in unitatea de timp este data de relatia

Qa = [m 3/s] (4.5)

unde:

Q este capacitatea de transport, [Kg/s].

este concentratia amestecului.

a = 1.024 Kg/m3 densitatea aerului.

= 5.

a=1.024 [kg/m3].

Q=1 [kg/s].

Q a=1/5*1.024=0.1953 [m3/s]

Cercetarile experimentale recomanda urmatoarele valori pentru concentratia amestecului.

a) Pentru transportoare pneumatic cu refulare:

- De joasa presiune = 0.2 0.3- De medie presiune = 0.4 -0.5- De inalta presiune = 10 -40

b) Pentru transportoare cu aspiratie:

- De joasa si medie presiune = 3-5- De inalta presiune = 10 -55


9/25

9

Calculul presiunii necesare pentru transportul materialului

Presiunea totala Ht necesara pentru transportul pneumatic al materialului poate ficonsiderate ca o suma de presiuni dinamice Hd si a tuturor pierderilor de presiune statice Hst ceau loc pe traseul pe care se efectueaza transportul:

H t = H d + H st [N/m 2] (4.6)

Presiunea dinamica se determina din conditia ca materialul introdus in conducta sa aiba vitezanula pe directia de transport, dupa care este adus la viteza Vm iar aerul la viteza Va. Rezulta:

Hd = [N/m2] (4.7)

unde:

= 0.65 - 0.85 =0.7

vm=0.7*30=21 [m/s].

H d=1589.76 [N/m2]

Pierderile de presiune datorita ridicarii materialului pe vertical Hv se calculeaza cu relatia:

Hv = a*g*h* (1+) [N/m 2] (4.8)

Unde h este inaltimea de ridicare a materialului, [m].

h=3 [m].

H v=180.81 [N/m2]

Pierderile de presiune datorita frecarii aerului si a particulelor de material cu peretiiconductei , a frecarii particulelor de material cu aerul si a frecarii reciproce Hf se pot determinacu relatia:

H f = am [N/m 2] (4.9)

H f =21875.34 [N/m2]

unde:

am este coeficientul de rezistenta la deplasarea amestecului.

l este lungimea conductei, [m].

d este diametrul conductei, [m].


10/25

10

4

a a

Qd

v

d=0.091 [m]

am = (1.2- 1.5) a (4.10)

am =1.5*0.024=0.036.

unde :

a este coeficientul de rezistenta la deplasarea aerului.

a =0.0124 + (4.11)

a =0.024.

Pierderile locale de presiune H l se calculeaza cu relatia:

H l = [N/m 2] (4.12)

unde :

este coeficientul de rezistenta locala.

Valorile lui , pentru o serie de situatii intalnite frecvent in practica, sunt date in tabelul 4.2 .

2

0(5 2 2 )2a a

l v H

H l=3824.64 [N/m2]

Presiunea totala necesara pentru transportul pneumatic al materialului va fi:

H t = H d + H v + H f + H l [N/m 2] (4.13)

H t=1589.76 + 180.81 + 21875.34 + 3824.64 = 27470.55 [N/m2]

Coeficientul de rezistenta la deplasarea materialului in sorbul transportoarelor pneumatice cuaspiratie 0 se poate calcula cu relatia:

0 = 3(1+) am (4.14)

0 =0.65.


11/25

11

Coeficientii de rezistenta la deplasarea amestecului in ciclon c , respective in filtru f sunt :

c = 1.5 3.

f = 5.


12/25

12

5.Calculul si constructia partilor componente ale transportoarelorpneumatice

Conductele

La proiectarea conductelor se recomanda , alegerea, unui traseu de transport cu un numarminim de coturi si variatii de sectiune, in vederea evitarii rezistentelor suplimantare locale, uzuriisi a cresterii consumului de energie.

Diametrul conductei depinde de natura materialului transportat, de traseul de transport,etc. Si poate fi determinat cu relatia :

d = [m] (5.1)

d=0.091 [m]

Figura 5.1 Sisteme de imbinare a conductelor

Sisteme de imbinare a conductelor sunt de 3 feluri:

a) Cu flanse.

b) Cu mufe.c) Telescopice.


13/25


14/25

14

Diametrul interior al sorbului d i la transportul graului se poate determina cu relatia:

di =(0.024-0.025) [m] (5.2)

unde :

Q este capacitatea de transport , [t/h].

d i=0.024 [m]

Diametrul interior al conductei exterioare d e este :

de = [m] (5.3)

unde :

s este grosimea peretilor conductei interioare, [m].

d e=0.034 [m]

Diametrul exterior al conductei interioare d c in zona de alimentare este :

dc = [m] (5.4)

d c=0.03 [m]

Inaltimea partii tronconice h c este:

hc = [m] (5.5)

unde :

= 10 -12 , este unghiul la centru facut de generatoarele partii tronconice.

h c=0.028 [m]

Diamentrul minim al confuzorului frontal se calculeaza cu relatia:

D i = d c -2s [m] (5.6)

D i=0.029 [m]

Diametrul maxim D e se alege din considerente constructive.


15/25

15

Inaltimea activa a acestei parti se determina cu relatia:

he = 0.75 h c [m] (5.7)

h e=0.021 [m]

Valori recomandate pentru inaltimea sorbului :

h= (0.9 - 1.1) [m] (5.8)

h=1 [m]

Sub aspectul rezistentelor in circuitul de transport sorbul reprezinta o pierdere locala de presiune,care se poate determina cu relatia:

Ho= [mm H2O] (5.9)

unde :

este coeficientul pierderilor:

= (5.10)

Relatia (3.10 ) este valabila pentru : =1.65 -3.65 si Re=60000-125000

=3

Re=100000

= 7.26

H o=3345.41 [mm H2O]

La transportoarele pneumatice cu refulare de inalta presiune se folosesc dispositive de alimentaretip ecluza la care jocul dintre paletele rotorului si carcasa nu trebuie sa depaseasca valoarea de0.2 mm.

La transportoarele pneumatic cu refulare de joasa presiune se folosesc dispositive de alimentarecu ejectie.


16/25

16

Dispozitive de descarcare

Dispozitivele de descarcare au rolul de a micsora viteza amestecului si de a separacomponentele acestuia: material, aer, praf. Cele mai utilizate dispositive sunt cicloanele.

Ciclonul este format din doua conducte cilindrice: conducta exterioara (1), are capeteletronconice iar conducta interioara (2) este deschisa la ambele capete, capatul superior fiind

prevazut cu un sistem de micsorare al pierderilor de presiune si de protectie impotriva agentiloratmosferici (3).

Legatura intre conducta de transport si ciclon este realizata de conducta (4). Amestecul patrundetangential in spatiul inelar dintre cei doi cilindri avand o miscare de rotatie si o viteza de avansdescendenta. Datorita suprapresiunii din ciclon aerul este evacuat in atmosfera sau in dispozitivulde curatire iar materialul este colectat la baza ciclonului.

Se recomanda ca viteza de intrare in ciclon pentru seminte de cereale si macinisuri sa fie :

v i = (11-16) [ m/s] (5.11)

v i =12 [m/s]

Sectiunea de intrare a materialului in ciclon S i este :

S i = [m2] (5.12)

S i =0.016 [m2]

Diametrul conductei interioare D 2 se calculeaza cu relatia :

D2 = [m] (5.13)

unde:

vac este viteza aerului evacuate prin conducta central, [m/s].

vac = (0.6-0.7) v i < v p [m/s] (5.14)

vac =8.4 [m/s]

D2 =0.17 [m]


17/25

17

Celelalte dimensiuni ale ciclonului se aleg constructiv in functie de D 2 astfel:

H1 = 1.25 D2 [m] (5.15)

H2 = 1.35 D2 [m] (5.16)

H3 = 0.25 D2 [m] (5.17)

H 1 =0.2125 [m]

H 2 =0.2295 [m]

H 3 =0.0425 [m]

In practica se urmareste aflarea, pentru un anumit ciclon si o anumita viteza de intrare, diametrulminim al particulelor care se separa. Pentru aceasta se defineste marimea ajutatoare S* care

pentru Va = constant are expresia :

S* = (5.18)

unde:

este vasco zitatea cinematic a aerului , [m 2/s].

Valoarea marimii S* se determina din nomograma prezentata in figura 5.3 care a fost ridicata pentru a=1.024 Kg/m2, =0.165*10 -4 ,p= 1 atm, =15 grade. Cunoscand V a si m se traseazadreapta (1) care intersecteaza dreapta (I) in punctua 0. Cunoscand raza r se traseaza dreapta (2)

care trece prin 0. Prelungind dreapta(2) se obtine S*.S* =5

Cunoscand valoarea S* si determinand valoarea vitezei V m din ipoteza ca in timpul :

t= [s] (5.19)

t=0.033 [s]


18/25

18

Figura 5.3 Nomograma pentru determinarea lui S*


19/25

19

Particula ajunge pe peretele ciclonului. Cu ajutorul diagramei Vm-S*-D (fig 3.3) sedetermina diametrul minim al particulelor separate. Se admite ca l este drumul parcurs de

particular la o rotatie completa.

Trebuie avut in vedere faptul ca particulele intra in ciclo n la diferite distante s de pe retele

exterior. Folosind diagrama din figura 3.3 se gaseste marimea ajutatoare S* pentru doua puncteextreme avand r min respectiv r max adica S 2* si S 1 * . Cunoscand timpul t se calculeaza vitezamedie a particulei la care aceasta va reusi sa ajunga la peretele exterior al ciclonului si anume :

vm = [m/s] (5.20)

unde:

S1 este distanta de la limita interioara a zonei studiate la peretele exterior al ciclonului, [m].

Pentru studiu se imparte latimea b a curentului de aer si material in mai multe zone.

Avand v m si media intre S 1* si S 2* se gaseste pe diagram Vm-S*-d, d fiind diametrul minim al particulei din zona studiata , care se va separa in ciclon. Pe baza valorii d min determinat pentrufiecare zona a curentului se determina parcursul total de separare cu ajutorul metodei grafice

prezentate in figura 5.4.

Astfel se masoara d min pentru fiecare zona analizata in cadranul I. In cadranul II se gasestecaracteristica marimii materialului supus analizei granulometrice. Din cadranul III rezulta gradulde separare. Pentru aceasta se imparte suprafata hasurata planimetrata A [m2] la abscisa obtinutain cadranul III.

Figura 5.4 Metoda grafica pentru determinarea gradului de separare.


20/25

20

Dispozitive de curatire

Dispozitivele de curatire au rolul de a indeparta praful din aer. Din punct de vedere

constructiv ele pot fi : filtru cu apa. filtru cu panza. filtru centrifugal(ciclon de praf).

Pe langa purificarea aerului, filtrele trebuie sa opuna rezistenta minima la trecerea aerului. Lafiltrele cu panza amestecul aer-praf se introduce intr-o tabulatura din panza. Sub actiunea

presiunii create aici, aerul trece prin stratul de panza si este evacuat in atmosfera, iar praful esteretinut urmand a fi evacuat periodic.

Filtrele centrifugale au principiul de functionare identic cu cel al cicloanelor. Calculul acestuiaeste analog cu calculul ciclonului.

In figura 5.5 este reprezentata constructia filtrului centrifugal iar in tabelul 5.1 sunt date principalele dimensiuni ale acestuia.

La sistemele de transport cu aspiratie, filtrul se monteaza inaintea ventilatorlui iar la cele curefulare se monteaza dupa ciclon.

Figura 5.5 Constructia filtrului centrifugal.


21/25


22/25

22

Diametrul conductei se determina cu relatia:

D1= [m] (5.21)

D1=0.064 [m]

Din tabelul 5.3 alegem filtrul centrifugal cu urmatoarele dimensiuni:

D=0.220 [m]

D1=0.064 [m]

D2=0.055 [m]

D3=0.100 [m]

H=0.935 [m]


23/25

23

Ventilatoare

Ventilatoarele folosite la transportoarele pneumatice sunt ventilatoare centrifugale demedie presiune (100-250 mm col H2O) si inalta presiune (>350mm col H2O). Rotorul cu paleteradiale sau inclinate inapoi fata de sensul de rotatie (pentru presiune inalta) se roteste intr-o

carcasa sub forma de spirala. Aspiratia aerului se face axial, pe o singura parte (fig. 5.6) sau pealte parti ale rotorului (fig. 5.7).
mailto:H@O).Rotorulmailto:H@O).Rotorul


24/25

24


25/25

Astfel pentru capacitatea de lucru [m 3/h] si presiunea H [mm col H2O] date rezultaventilatorul necesar. De mentionat ca ventilatorul dublu aspirant se alege din diagrama pentru

jumatate din capacitatea de lucru utila. Puterea necesara pentru aspirare va fi dublul puteriirezultate din diagrama. La montarea ventilatorului in instalatia de transport pneumatic serecomanda ca inainte sau dupa ventilator ,dupa ce permite constructia sa se monteze o clapeta deinchidere, deoarece pornirea ventilatorului trebuie facuta fara debit de aer.

Puterea necesara pentru actionarea ventilatorului rezulta din relatia :

P= [Kw] (5.21)

unde:

t este randamentul hidraulic al ventilatorului.

Qa se masoara in [kg/s], iar H t in [N/m2].

P=8.73 [Kw]

' 3600aQ Q =0.1953*3600=703.08 [m 30/h]

' 0.102t t H H =27470.55*0.102=2801.99 [mmcolH 2O]

Din anexa 53 alegem ventilatorul 59 E cu N=3 [kW] si n=1500 [rot/min].

transportorul pneumatic

Documents