Расчет вентиляции концентратора и обоечной машины

 

Аспирационные  установки  с фильтрами типа РЦИЭ, как показала практика, обычно имеют общие потери давления Н_{сети общ} в пределах 2500…3000 Па.  Примем  Н_{сети общ} = 2500 Па. Общие потери давления в сети и давление, развиваемое вентилятором, установленным в данной сети, одно и то же.

По значениям Q_в и р'_в выбираем вентилятор, рассматривая характеристики различных типов вентиляторов с учетом максимального КПД и руководствуясь расположением рабочей точки на нисходящей ветви характеристики р_в— Q_в. Из приложения 10 [1] принимаем вентилятор В.Ц5-45-8.01. Размеры всасывающего и выхлопного отверстий вентилятора соответственно: D_вх = 444 мм и 443x351 мм.

Расчет участков сети. За первый участок главной магистрали принят участок ОА от концентратора А1-БЗК-9 который наиболее удален от вентилятора и имеет наибольшие потери давления.

Главная магистраль при работе на рециркуляцию состоит из 7 участков ОА-БВ-ГД-фильтр – циклон РЦИЭ – ЕЖ – вентилятор – ЗИ. Потери давления на участке в вентиляторе при расчетах не учитываем, т.к. они учитываются КПД вентилятора.

Сеть имеет два боковых участка: аб и вг.

Участок ОА. Скорость воздуха на первом участке АБ главной магистрали принимаем не менее 12 м/с. Выбираем v = 15 м/с с учетом возможности ее повышения на последующих участках. Определяем требуемый диаметр

 

                                     D = 19                                          (6)

 

Подставляя значения, получаем:

 

                                      D = 19 = 306 мм.

 

По расходу воздуха 3900 м³/ч находим из приложения 7 [1] или номограммы (Приложение А) ближайший стандартный диаметр 315 мм. Затем по расходу и диаметру 315 мм уточняем скорость по формуле (7):

                                  
                                                                                      (7)

 

где S— площадь поперечного сечения воздуховода, м².

Подставляя значения, получаем:

 

                                   = 13,9 м/с.

 

Эту скорость записываем в  графу 3 табл. 1 (Приложение В). Динамическое давление находим по приложению 6 [1]: Н_д = 116 Па. Это значение записываем в графу 9 табл. 1 ( Приложение В).

По диаметру 315 мм и скорости 13,9 м/с найдем потери давления

R = 6,23 Па/м, интерполируя ближайшие значения R для скоростей 13 и 16,0 м/с по приложению 7 [1]. Найденное значение 6,23 Па/м запишем в графу 5 табл. 1 (Приложение В). В приближенных расчетах  можно использовать номограмму. Соединив линейное значение расхода воздуха и скорость воздуха v = 13,9 м/с, находят диаметр, затем принимают ближайший стандартный, который должен быть меньше найденного, чтобы скорость была бы несколько больше 13,9 м/с. Затем снова соединив линейкой значение заданного объемного расхода и принятое значение стандартного диаметра, находим уточненную скорость , динамическое давление и потери давления R. Найденное значение R запишем в графу 5 табл. 1 (Приложение В).

Расчетная длина участка ОА представляет собой длину конфузора, длину отводов и длину прямого участка. Длину конфузора (мм) определяем по формуле (8):

 

(8)

 

где b — наибольший размер входного отверстия конфузора (мм); принимаем равным 1000 мм;

     α —угол сужения конфузора; принимаем равным 35° из конструктивных соображений.

При диаметре D = 315мм длина конфузора

 

                            l_k = = 1104 мм.

      

Коэффициент сопротивления  конфузора ξ_к = 0,11 находим из табл.8 [1] по углу α = 35° и отношению

 

                                   › 1                               (9)

 

Длину отвода вычисляем по формуле

 

                              l_о =                                    (10)

 

                 l_o = = 989 мм = 0,989 м.

 

Так как на участке ОА 2 отвода, то l_o1 = l_o2 = 989 мм.

Коэффициент сопротивления  отвода ξ_о1 = ξ_о2 = 0,15 берем из табл. 10 [1].

Тогда расчетная длина  участка ОА будет равна

                             

    l_ОА = 1104 + 1978 + 45 + 26 + 78 = 3231 мм = 3,231 м.

     

Это значение запишем в графу 6 табл. 1 (Приложение В)

Умножая значение R = 6,23 Па/м на длину l = 3,231 м, получим Rl =20,1 Па. Запишем этот результат в графу 7 табл. 1 (Приложение В).

Сумма коэффициентов местных  сопротивлений участка ОА состоит из коэффициентов сопротивления конфузора, отводов и проходного участка тройника.

Коэффициенты сопротивления  в тройнике определяем при выравнивании потерь давления в проходном участке ОА и боковом аб.

Вначале рассчитываем потери давления на участках ОА и аб при одинаковых скоростях воздуха: _б/_n = 1; _б = _n =13,9 м/с. Диаметр бокового участка аб определяем по объемному расходу воздуха 1300м³/ч и скорости 13,9 м/с:

 

                                             D = 19 = 184 мм.

 

Примем ближайшее значение стандартного диаметра 180мм.

По расходу воздуха 1300 м³/ч и диаметру 180 мм уточняем скорость по формуле (7):

 

                         = 14,2 м/с.

 

 

Эту скорость записываем в графу 3 табл. 1 (Приложение В). Динамическое давление находим по приложению 6 [1]: Н_д = 123,3 Па.

По диаметру 180 мм и скорости = 14,2 м/с находим потери давления R= 13,3 Па/м.

Коэффициенты сопротивления  тройника берем из табл. 13 по отношению площадей

 

                                     = 1                    (11)

 

                                      0,3               (12)

 

И расходов

                                      = 0,33                 (13)  

 

Из табл. 13 [1] получим коэффициенты сопротивления тройника соответственно на проходном и боковом участках ξ_п = 0,0; ξ_б = 0,9.

Расчетная длина бокового участка аб представляет собой длину конфузора, длину отвода и длину прямого участка. Принимаем угол раскрытия конфузора α = 30°. Длина конфузора

 

                              l_k = = 120 мм.

 

По α = 30° и  = = 0,6 из табл. 8 [1] принимаем коэффициент сопротивления конфузора ξ_к = 0,13.

Длину отвода на участке аб вычисляем по формуле (10):

 

                     l_o = = 377 мм = 0,377 м.

 

Принимаем коэффициент сопротивления  отвода из табл. 10 [1] ξ_о= 0,12.

Расчетная длина участка аб равна

 

                    l_аб= 377 + 1650 + 120 = 2147 мм = 2,147 м.

 

Умножая значение R = 13,3 Па/м на длину l = 2,147 м, получим Rl =28,6 Па. Запишем этот результат в графу 7 табл. 1 (Приложение В). Потери давления на участке аб при диаметре 180 мм получились равными ΣH_пт.б = 1254,62 Па.

Потери давления на участке ОА составляют ΣН_пт.п = 667,66 Па.

Разница между ΣH_пт.б и ΣН_пт.п составляет 297,26 Па, т. е. более допустимой 10 %, поэтому  необходимо выравнивание потерь давлений в тройнике.

Выравнивание выполним с  помощью дополнительного сопротивления  в виде боковой диафрагмы. Коэффициент  сопротивления диафрагмы

                         

                                       ξ_диаф =                              (14)

 

                                     ξ_диаф = = 2,4

 

По номограмме на рис. 54,а [1] определим значение а/D = 0,5. Откуда заглубление диафрагмы а = 0,5D = 0,5 · 180 = 90 мм.

Участок БВ. Расход воздуха на этом участке равен сумме расходов на участках ОА и аб, т.е.

                         

            Q_БВ = 3900 + 1300= 5200 м³/ч.

 

По этому расходу воздуха  и диаметру воздухопровода 355 мм, принятому как следующий стандартный диаметр после значения 315 мм участка ОА определяем скорость

 

                          = 14,6 м/с.

 

Динамическое давление находим  по приложению 6 [1]: Н_д = 123,3 Па.

По диаметру 355 мм и скорости = 14,6 м/с находим потери давления R= 5,75 Па/м.

Длина участка БВ равна l_БВ = 4250 мм = 4,25 м. Умножая значение R = 5,75 Па/м на длину, получим Rl =24,4 Па.

Участок вг. Расход воздуха на данном участке равен Q_вг = 300 м³/ч.

По расходу воздуха и скорости = 14,6 м/с определяем требуемый диаметр

 

                                          D = 19 = 86 мм.

 

Принимаем стандартный диаметр  D = 80 мм.

Уточняем скорость

 

                       = 16,7 м/с.

 

По номограмме (Приложение А) находим потери давления R= 49,5 Па/м и динамическое давление Н_д = 166,73 Па.

Участок вг включает конфузор, отвод и прямой участок.

Коэффициент сопротивления конфузора горизонтальной обоечной машины Р3- БГО – 6 находим по размерам конфузора. При D_к = 120 мм, D = 80 мм и длине конфузора l_к = 100 мм угол сужения

 

                               tg ,                           (15)

 

где D_к – больший диаметр конфузора.

Тогда

 

tg = 0,1; α = 12°.

 

По табл. 8  [1] в зависимости  от l_к/ D = 1 и α = 12° коэффициент сопротивления конфузора ξ_к = 0,25.

Длина отвода

 

                      l_o = = 167 мм = 0,167 м.

 

Принимаем коэффициент сопротивления  отвода из табл. 10 [1] ξ_о= 0,12.

Расчетная длина участка вг

 

                    l_вг= 100 + 167 + 1900 = 2167 мм = 2,167 м.

 

Умножая значение R = 49,5 Па/м на длину, получим Rl =107,3 Па.

 Коэффициенты сопротивления тройника на участках БВ и вг находим, задавшись диаметром воздухопровода на участке БВ D=355 мм.

 

                  = 1;  0,1            

 

                                 = 0,1                

 

Находим по табл. 13 [1] коэффициенты сопротивления тройника

ξ_п = 0,2; ξ_б = 2,0.

При полученных потерях давления на участке вг, равных 502,4 Па, дополнительное сопротивление в виде поворотной заслонки после обоечной машины должно составить на основе обратного счета 590,24 Па.

Коэффициент сопротивления  заслонки

 

                                       ξ_д.с =                              (16)

 

                                     ξ_д.с = = 3,5.

 

Для этой величины ξ_д.с   по рис.54,г [1] определяем угол установки поворотной заслонки α = 29°.

Участок ГД. Расход воздуха на данном участке равен сумме расходов на участках БВ и вг

 

       Q_ГД = 5200 + 300 = 5500 м³/ч.

 

По этому расходу воздуха  принимаем стандартный диаметр  участка БВ 355 мм. Определяем скорость

 

                          = 15,4 м/с.

 

Принимаем динамическое давление Н_д = 142 Па и потери давления R= 5,75 Па/м.

Необходимо выявить, конфузором или диффузором является переходной патрубок при входе в фильтр. Площадь входного отверстия в переходном патрубке S₁ = 0,0989 м², а площадь выходного отверстия патрубка, которое служит входным отверстием фильтра РЦИЭ 23,4 – 36, S₂ = 0,300 х 0,670 = 0,201 м². Так как S₁ < S₂, то патрубок является диффузором со степенью расширения n = S₂/ S₁ = 0,201/0,0989 = 2. Из табл. 4 [1] коэффициент сопротивления диффузора ξ_диф = 0,27.

Таким образом, участок ГД включает прямой участок, отвод и диффузор.

Определяем длину отвода

 

                         l_o = = 1115 мм = 1,115 м.

 

Коэффициент сопротивления  отвода ξ_отв = 0,15.

Расчетная длина участка ГД равна

 

              l_ГД= 1115 + 2250 = 3365 мм = 3,365 м.

 

Длина диффузора не учитывается, так как потери по его длине  учтены в коэффициенте сопротивления.

Участок ДЕ. На данном участке, включающем только РЦИЭ 23,4-36 потери давления во всасывающем фильтре равны сопротивлению фильтра. Сопротивление фильтра H_ф определено ранее по формуле (142) [1] для удельной нагрузки Q_уд= 253,52 м³/(ч × м²), Н_ф = 651,02 Па.

Участок ЕЖ. Расход воздуха найден с учетом подсоса в фильтре типа РЦИЭ, равного 5 %:

                 

                 _{Qв = 1,05 Qф = 1,05 х 5932,5 = 6229,12 м³/ч}

 

Скорость воздуха после  фильтра можно снизить до 10... 12 м/с по сравнению со скоростью до фильтра, так как после фильтра воздух очищен. Из приложения 7 [1] выбираем стандартный диаметр 450 мм; скорость v= 10,4 м/с; R = 2,3 Па/м; Н_д = 65 Па.

Так как на участке ЕЖ диаметр воздуховода D = 450 мм, а диаметр выходного отверстия фильтра РЦИЭ-23,4-36 D_вых = 505 мм, то переходной патрубок является конфузором. Примем длину конфузора из конструктивных соображений l_к = 200 мм. Тогда l_к /D = 0,4; α=15°;ξ_к = 0,23.