PREDAVANJE BR. 1UREAJI ZA TRANSPORT FLUIDA

Cijevi i cijevni vodoviZadatak im je omoguiti transport i razvoenje plinova, para, tekuina, zrnatih vrstih (ito, pijesak) materije.Cijevi su standardizirane u odnosu prema mjerama i pritisku. Pritisci se dijele na:a) nazivneb) radnec) pokusneNazivni pritisci to su oni pritisci prema kojima su dimenzionirane cijevi. Uz svaki nazivni pritisak idu i tri vrste radnih pritisaka (I, II, III) a podjela je uvjetovana temperaturom medija koji se transportira cijevima. Svi pritisci su nadpritisci.

Probni pritisci u odnosu na odgovaraju e radne pritiske podijeljeni su :I. 100 % - predvieno za vodu i sline tekuine, plinove i paru ispod 120 oCII. 80 % - za tekuine, plinove i za paru do 300 oC, za one tekuine koje neovisno o tem. a ovisno o hemijskim osobinama zahtijevaju poveanu sigurnostIII. 64% - za tekuine, plinove i paru u podruju od 300 oC do 400 oC. Tabela Nazivni i pogonski pritisciPara

Nazivni pritisak(kp/cm3)100250320320

Pogonski pritisak (kp/cm2)4080125140

Temperatura, C450500500500

Voda

Nazivni pritisak(kp/cm3)64160250250

Pogonski pritisak (kp/cm2)60125180200

Temperatura, C150200200200

Oznaavanje cijevi bojomDa bi se ve po vanjskom izgledu moglo vidjeti koja vrsta medija prolazi kroz pojedini cjevovod osobito ako su ureaji s razliitim medijima, cijevi se oznaavaju razliitim bojama Tabela 1. Oznaavanje cijevi bojom

Pritisak u tekuiniU svakoj tekuini postoji izvjestan unutarnji pritisak koji dolazi od njene teine. Pritisak u mirnoj tekuini zbog njene teine, na iju povrinu ne djeluje nikakva vanjska sila zove se hidrostatski pritisak. Hidrostatski pritisak jednak je umnoku visine stupca tekuine i njezine specifine teine. Jedinica: kp/m 2

Hidrostatski pritisak djeluje na sve strane :1. na dno, 1. na strane 1. uvis.Hidrauliki pritisak = zbroj vanjskog i hidrostatskog pritiska Hidrodinamiki pritisak = pritisak koji ima tekuina u strujanju.Kada tekuina struji, njezina se potencijalna energija pretvara u kinetiku a ova se troi na unutarnje trenje izmeu estica tekuine i na trenje sa stjenkama cijevi. Zato hidrodinamiki pritisak nije jednak hidrostatskom, ve je manji od njega za onaj dio koji se pretvorio u kinetiku energiju. Pritisci u tekuini koja struji nisu na svim mjestima jednaki.

Pri proticanju tekuine kroz vodoravnu cijev koja je svuda istog presjeka hidrodinamiki pritisak opada jednakomjerno u smjeru strujanja tekuine. Na mjestu veeg poprenog presjeka cijevi brzina tekuine je manja.

Stlaivi fluidi

Prilikom strujanja plinova i para kroz cijevi dolazi do promjene volumena zbog izotermne ili adijabatske ekspanzije uslijed pada pritisaka du cijevi.Zbog toga dolazi do poveanja brzine strujanja pa dolazi do poveanja brzine strujanja pa pored gubitka trenja dolazi i do gubitka ubrzanjem strujanja.Strujanje se moe smatrati nestlaivim, ako pad pritisaka u cijevi ne prelazi 10% poetnog pritisaka

Strujanje tekuinaStacionarno strujanje je ono kod kojeg na svakom presjeku i na svakoj taki danog poprenog presjeka struje, brzina strujanja i pritisak ostaju isti.Tekuine struje po Bernulievom teoremu:U jednom izoliranom hidrodinamikom sistemu zbroj svih vrsta energija je konstantan.Kod realnih tekuina jedan dio energije se troi na prevladavanje unutarnjeg trenja i trenja na zidovima cijevi.

Ta se energija pretvara u toplinu, ali se ta toplina u tekuinama ispoljava u minimalnom povienju temperature.Uslijed unutarnjeg trenja i trenja na zidu cijevi, brzina tekuine nije u svakoj taki presjeka jednaka ve raste od nule na samom zidu do Wmax na sredini presjeka.Po Bernulijevom teoremu moemo odrediti brzinu strujanja tekuina i tada ih moemo dijeliti ovisno o vrsti strujanja:1. laminarno ili slojevito1. turbulentno ili vrtlono.Vrste strujanja odreuju se iz Reynoldsova broja:Re = Finercije/FviskozitetaLaminarni i turbulentni tok prikazan je na Slici br. 3.,

Slika 4. Laminarno i turbulentno kretanjeKod strujanja s velikim Re brojem prevladavaju sile inercije, a kod malog broja Re prevladava viskozitet.Tekuina se kod malih brzina strujanja kree u slojevima koji su meusobno nezavisni jedan od drugoga, estice tekuine kreu se samo paralelno s osi cijevi, ne mijeaju se laminarno (slojevito) ili viskozno strujanje.Laminarni tok prikazan je na Slici br. 4.,

Pri poveanoj brzini strujanja estice se kreeju okomito na cijev i prouzrokuju mijeanje slojeva, uzburkavanje tekuine i stvaranje vrtloga, turbulentno ili vrtlono strujanje. Turbulentno kretanje prikazano je na Slici,Prijelaz iz laminarnog u turbulentno strujanje deava se kod odreene vrijednosti Re broja. Kada e se to desiti ovisi o stupnju nesmetanosti ili uznemirenosti strujanja. Moment kada laminarno strujanje prelazi u turbulentno zove se kritini Re broj, i izraava se u konzistentnim jedinicama.Rekrit=wd/=- viskozitetd- diametar cijevi, i w-brzina strujanjaLaminarno strujanje prelazi u turbulentno kada brzina strujanja pree odreenu kritinu brzinu, a to je svaka ona brzina strujanja koja zadovoljava jednadbu:Re = (*wkrit d)/

Postavljanje cjevovodaCjevovode treba postaviti tako da su pregledni i lako dostupni. Da bi se smanjili gubici treba izbjegavati nepotrebne promjene u smjeru kretanja medija.

Na odreenim razmacima cjevovod mora mora biti poduprt kako bi se sprijeilo prekreenje vlastitom teinom ili medijem unutar cijevi. Kod cjevovoda za paru ili vrele plinove treba paziti na toplinsku dilataciju cjevovoda izazvanu razlikama u temperaturi. Grijanje cijevi prikazano je na Slici

Mora se omoguiti dilatacija (rastezanje) cjevovoda elastinou pravokutno poloenog cjevovoda (izrauna se) a ako nije mogue ugrauju se posebne kompenzacijske cijevi odnosno ureaji.l = ldil t - koeficijent toplinskog istezanjaldil -duina koja dilatirat - temperaturna razlika

Primjer prorauna cjevovodaKroz cjevovod struji 20000 kg/h fluida/mlijeko/ viskoznosti 2500 mPas i gustine 800 kg/m3. Cjevovod se sastoji od 15 m ravnih dijelova cijevi, 4 koljena od 90 s r/d=1,5, jednog zasuna i jednog protupovratnog kuglastog ventila. Potrebno je sraunati promjer cijevi da pad pritiska s laminarnim strujanjem bude maksimalno 1,5 bar.//Primjer: Kroz cjevovod struji 20000 kg/h fluida/mlijeko/ viskoznosti 2500 mPas i gustine 800 //kg/m3. Cjevovod se satoji od 15 m ravnih dijelova cijevi, 4 koljena od 90 s r/d=1,5, jednog //zasuna i jednog protupovratnog kuglastog ventila. Potrebno je sraunati promjer cijevi da //pad pritiska s laminarnim strujanjem bude maksimalno 1,5 bar.//uzeti da je pocinana komercijalna cijev d1=100 mm i unutranji promjer dun=104 mm //duljina cjevovodaL=15//unutranji promjer, dundun=104//viskozitetni=2500//gustinaro=800//protok mlijeka, volumni , Qvol=(d2*pi*v)/4, Qvol=Qm/roQ=20000//Brzina strujanja fluida kroz cijevv=(Q*4)/((dun/1000)^2*pi*3600*ro)//Rejnoldsova konstanta, Re=vdro/ni, mPa-viskozitet, dun-mmRe=(v*dun*ro)/ni//psi-Darcyjev faktor trenja, ovisi o reimu strajanja i hrapavosti stijenke, psi=64/Repsi=64/Re//za Rejnolds Re45, //F=1,2+109,5(1/Re)-3495,75(1/Re)^2+71578,86(1/Re)^3F=18.2*Re^-0.514//Za hidrauline hrapave cijevi, Darcyjev faktor trenja, psi ne ovosi o reimu strujanjai trauana //se iz jednaine Nikuradsea,psi=(2*log(duk/k)+1,14)^-2psi2=(2*log(dun/0.04)+1.14)^-2//omjer ekvivalentnih duljina laminarnog i turbulentnog strujanja, s=Le, lam./Le,turb.s=0.01563*F^2*psi2*Re//iz tabela 1.2. i 1.5 Le,lamLelam=1.86// ukupna duljina cjevovodaLe=Lelam+L//pad pritiska , dp=625.44*(psi*Le*Q^2)/(ro*dun^5), bardp=625.44*(psi*Le*Q^2)/(ro*dun^5)PNEUMATSKI TRANSPORT

Pod pneumatskim transportom podrazumijeva se transport prainastih i zrnastih materijala zrakom ili nekim drugim gasom. Ideja da se zrak iskoristi za transport sipkavih materijala pojavila se krajem XIX vijeka. U monografiji Hadsona (Hudson) i Butsa (Boots) pie da su ve 1866. godine postojali ureaji za pneumatski transport prainastih materijala. Dakem (Duckham) u svojoj knjizi navodi da su 1892. godine u Londonskim dokovima montirani pneumatski ureaji za istovar penice iz velikih prekookeanskih brodova. Kapacitet im je iznosio od 200600 t/h, a radili su na principu vakuuma. Devisa (Davis) 1935. godine iznosi rezultati mjerenja za vrijeme pneumatskog transporta penice i zakljuak da je pneumatski transport u horizontalnim cijevima mnogo sloeniji od pneumatskog transporta u vertikalnim cijevima.Da je taj zakljuak bio ispravan, potvruje injenica da se i danas ova dva transporta zasebno izuavaju i razvijaju. Oblast primjene pneumatskog transporta Na ukupnu cijenu nekog proizvoda utiu transportni trokovi. Zato je u konkretnom sluaju veoma vano izabrati pravi nain transporta i, zatim, izraunati njegove optimalne parametre. Kad su u pitanju prainasti i zrnasti materijali, onda pored ostalih naina transporta dolazi u obzir i pneumatski transport.

Pneumatski transport se koristi za: 1. istovar i pretovar prainastih i zrnastih materijala (cement, koncentrat stone hrane, itarice i ostalo biljno sjeme) iz prevoznih sredstava pomou kojih se obavlja njihov transport u rasutom stanju (teretni brodovi, lepovi, vagon-cisterne, auto-cisterne), 1. sve vrste itarica i ostalog biljnog sjemena na velikim poljoprivrednim dobrima i prihvatnim magacinima, 1. itarice i njihove preraevine u mlinovima i silosima, 1. ugalj u prahu u termoelektranama i velikim kotlarnicama radi loenja parnih kotlova, 1. pijesak u livnicama, 1. piljevine, uke i sitnije otpatke u industriji drveta i fabrikama namjetaja, 1. elektrofiltarski pepeo u termoelektranama i industrijskim kotlarnicama, od mjesta sakupljanja do sabirnih bunkera,1. deterdente u prahu, kalcinisanu sodu i druge prainaste i zrnaste materijale u hemijskoj i procesnoj industriji, eer u kristalu, sirov i pren ljenik, kako i ostale komponente u konditorskoj industriji i u industriji okolade i bombona, 1. vunena vlakna, rezani duhan, pamuk i ostale vlaknaste materijale (otpaci koe u koarskoj industriji, otpaci papira u industriji traka i kesa), 1. sve vrste praine sakupljene usisavanjem zagaenih prostorija, hala i raznih maina koje obradom nekih predmeta stvaraju prainu, i 1. administrativne poiljke unutar fabrika i laboratorija, u gradovima izmeu optina, u potama, novinskim agencijama, servisima automobila itd. (pneumatska pota).

Prednosti i mane pneumatskog transporta Prednosti pneumatskog transporta u odnosu na mehaniki transport su sljedee: 1. pneumatski transport prainastih i zrnastih materijala moe da se obavlja lako u svim pravcima, prilagoavajui se raspoloivom prostoru i ostalim uslovima, 1. pneumatski transport zahtjeva daleko manji prostor, ime se uteuje u graevinskom pogledu budui da on pripada prvenstveno unutranjem transportu po lokaciji, 1. pneumatski transport prua mogunost povezivanja raznih zahtjeva u okviru tehnolokog procesa, kao to su: istovremeno suenje ili vlaenje materijala zrakom za vrijeme transporta, istovremeno zagrijavanje ili hlaenje materijala zrakom za vrijeme transporta, razvrstavanje materijala po krupnoi na osnovu brzine taloenja itd., 1. pneumatski transport dovodi do najmanjeg rasipanja materijala za vrijeme transporta i na taj nain najmanje zagauje okolinu, naroito ako je rije o pneumatskom transportu na principu vakuuma, 1. pneumatski transport osigurava najbolje higijenske uslove kako za osoblje koje ga opsluuje tako i za transportovani materijal, 1. pneumatski transport osigurava visok stepen automatizacije tehnolokog procesa u kome uestvuje, 1. pneumatski transport omoguuje istovremeni transport materijala sa vie mjesta na jedno mjesto i obrnuto, sa jednog mjesta na vie mjesta, i 1. pneumatski transport omoguuje velike kapacitete po jednoj liniji, a cijena ureaja je mnogo nia od cijene mehanikih transportera.

Pneumatski transport ima slijedee mane: 1. ne moe se primijeniti na sve materijale, ve samo na prainaste i zrnaste, 1. za vrijeme transporta materijal se donekle usitnjava, naroito kad sistem pneumatskog transporta nije dobro odabran i kad strujni parametri nisu dobro odreeni, 1. duina transporta ne prelazi 2 KM, i zato je on ogranien na primjenu unutar fabrikih krugova i hala, za utovar i pretovar materijala koji se transportuju u rinfuzi, 1. zahtijeva bolju strunu obuenost radnog osoblja koje rukuje sa ureajima pneumatskog transporta, i 1. potronja pogonske energije je pri istom kapacitetu i ostalim uslovima via nego kod mehanikog transporta.

Sistemi pneumatskog transporta

Prema nainu rada, u osnovi se razlikuju dvije vrste pneumatskog transporta: 1. pneumatski transport fluidizovanog materijala. 2. letei pneumatski transport;

a) Pneumatski transport fluidizovanog materijala Pneumatski transport fluidizovanog materijala zasniva se na svojstvu da fluidizovani prainasti ili sitno zrnasti materijal dobija osobine tenosti odgovarajue viskoznosti. Kao i kod kretanja tenosti, uzrok kretanja fluidizovanog materijala moe biti gravitacija ili razlika pritisaka.

Prema tome razlikuje se: -transport u pneumatskim koritima -gusto-tekui pneumatski transport. U pneumatskim koritima fluidizovani materijal se kree pod dejstvom gravitacije, jer je ono nagnuto pod uglom a prema horizontali. Sipkav materijal dolazi iz silosa 1 preko dozatora 2 u gornji dio pneumatskog korita, dok se zrak pod pritiskom dovodi ispod poroznog dna 3. Fluidizovani materijal zbog poroznog dna poinje da tee ka izlazu 4 dok se zrak kroz filter 5 odvodi u atmosferu. Primjera radi, nasipni ugao cementa oko 70, dok u fluidizovanom stanju poinje da tee ve na 2-3. Pneumatsko korito se koristi za transport prainastih materijala. Pneumatsko korito prikazano je na Slici

Slika 8. Pneumatsko korito Fluid lift prikazan je na Slici

Slika 9. Fluid liftGusto-tekui pneumatski transport radi na principu fluidizacije pri emu se materijal kree zbog razlike u pritiscima na krajevima cjevovoda. Karakteristian ureaj ovakvog vida transporta je tzv. fluid-lift za vertikalni transport. U ovom sluaju neophodno je da se transportovani materijal fluidizuje intenzitetom koji odgovara brzini i da se na kraju strujnog toka ostvaruje protivpritisak, kako se fluidizovani sloj ne bi rasprio usljed ekspanzije zraka i preobrazio u letei pneumatski transport.Sipkav materijal dolazi iz silosa 1 preko dozatora 2 u korito pua 3 koji ga potiskuje u komoru za fluidizaciju 4. U donjem delu ove komore nalazi se porozno dno 5 kroz koje se dovodi zrak. Fluidizovani materijal se kree vertikalno navie kroz cijev 6. Na kraju cijevi se nalazi prigunik 7 koji stvara potreban protiv-pritisak. Usljed naglog proirenja protonog prostora materijal se taloi i odvodi, dok se zrak kroz filter odvodi u atmosferu. b) Letei pneumatski transport Letei pneumatski transport (relativne brzine zraka u odnosu na estice do 40 t/h) suhih, nelepljivih sitnih komadnih i prainastih materijala vri se po principu da struja zraka odnosi sa sobom i transportovani materijal koji se mijea sa zrakom. U odnosu na vrstu pritiska, letei pneumatski transport se dijeli na usisni (vakuumski) i potisni (natpritisni). U odnosu na veliinu pritiska, letei pneumatski transport se dijeli na transport niskog (do 10000 Pa), srednjeg (do 3 bara) i visokog (preko 3 bara) pritiska. Usisni pneumatski transport pripada kategoriji niskog pritiska, pri emu je vakuum uvijek ispod jednog bara. U odnosu na koncentraciju materijala u struji zraka, letei pneumatski transport se dijeli na transport niske (