Реферат Расчет пневмотранспортной установки
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет: Механическая технология древесины
Кафедра: Технология деревообработки
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
«Расчет пневмотранспортной установки»
(ТД.000000.026.ПЗ)
Руководитель:
__________________В. А. Корниенко
___________________________
(подпись) (дата)
Выполнил:
Студент группы 43-01
_________________ Д.Н.Шойбонов
Реферат
Расчетно-графическая работа представляет расчет пневмотранспорных установок.
Цель расчетно-графической работы – рассчитать и спроектировать пневмотранспортную установку упрощенной конструкции применительно к технологическому оборудованию.
Пояснительная записка включает в себя 27 страниц текста, 3 таблицы, 1 рисунок, 3 использованных литературных источника.
Содержание
Введение.................................................................................................. 5
1 Расчет коллекторной установки
1.1Определение расчетного давления в коллекторе............................. 6
1.1.1 Потеря давления в приемнике..................................................... 9
1.1.2 Потеря давления в переходе от приемника к трубопроводу..... 10
1.1.3 Потеря давления на преодоление сил трения............................ 10
1.1.4 Потеря давления в отводах........................................................ 11
1.1.5 Потеря давления в переходе от трубопровода к выходному патрубку коллектора........................................................................................... 11
1.1.6 Потеря давления при входе воздушного потока в коллектор.... 11
1.2 Определение диаметров материалопроводов................................. 13
2 Выбор циклона
2.1 Определение начальной запыленности воздуха............................. 19
2.2 Определение допустимого значения запыленности....................... 19
2.3 Определение фактической запыленности....................................... 20
2.4 Определение скорости воздушного потока во входном патрубке циклона 20
2.5 Определение потери давления в циклоне....................................... 21
3 Расчет сборного трубопровода и потери давления в установке
3.1 Расчет сборного трубопровода...................................................... 22
3.2 Потеря давления в сборном трубопроводе.................................... 22
3.3 Потеря давления в коллекторной установке................................... 23
3.4 Потеря давления без циклона......................................................... 23
3.5 Определение суммарной потери давления..................................... 23
4 Выбор вентилятора и электродвигателя
4.1 Определение производительности вентилятора............................. 24
4.2 Определение давления, которое должен развивать вентилятор.... 24
4.3 Определение частоты вращения рабочего колеса вентилятора и коэффициента полезного действия вентилятора.......................................................... 24
4.4 Мощность электродвигателя........................................................... 25
4.5 Тип электродвигателя..................................................................... 25
Заключение............................................................................................. 26
Список использованных источников..................................................... 27
Введение
В деревообрабатывающей промышленности пневматические установки применяются для транспортирования измельченной древесины в виде технологической щепы, стружки и древесных отходов и.т.д., образующихся при обработке древесины на деревообрабатывающих станках.
Универсальные пневмотранспортные установки упрощенной конструкции отличаются от обычных тем, что они рассчитаны не на технологический процесс, а на удаление образующихся отходов в пределах производственного участка или всей площади цеха. Данные системы широко применяют на предприятиях, где меняется технология производства и постоянно обновляется парк станков с установкой сложного многопозиционного оборудования с большим числом режущих инструментов. Они имеют ограничения по производительности и преимущества в простоте и компактности решения. В этих установках магистральный трубопровод заменен коллектором (небольшим резервуаром), к которому подключаются ответвления от станков. Статическое давление по сечению коллектора постоянно, поэтому во всех ответвлениях одна и та же разность давлений, т.е. коллекторные установки универсальны и могут обслуживать всю расчетную площадь производственного помещения вне зависимости от расположения станка.
Коллекторные установки позволяют переставлять оборудование в пределах расчетной площади, но их запас повышения производительности ограничен. При подключении дополнительного оборудования увеличение производительности возможно лишь при повышении транспортной скорости в магистральном воздуховоде на 20-30% путем увеличения частоты вращения рабочего колеса вентилятора. Максимальная производительность коллекторной установки определяется наиболее благоприятным режимом работы вентилятора обслуживаемой системы.
Цеховые стружкоотсасывающие установки выполняют одновременно транспортные и аспирационные (санитарно-гигиенические) функции.
Правильно спроектированная и хорошо выполненная стружкоотсасывающая установка должна обеспечивать автоматическое удаление до 95% всех опилок и стружки, образующихся при механической обработке древесины, и создание нормальных санитарных условий работы. Пылесодержание в зоне дыхания станочника не должно быть выше 6 мг/м3 воздуха.
Для обеспечения аспирации через приемники этих установок следует забирать значительно большее количество воздуха, чем это требуется для транспортных целей, в силу чего эти установки работают с очень низкими концентрациями смеси равными 0,05-0,2.
Стружкоотсасывающие системы относятся к категории установок низкого давления.
1 Расчет коллекторной установки
1.1 Определение расчетного давления в коллекторе
Таблица 1.1 – Аспирационные характеристики оборудования
Марка станка | Приемники | Количество приемников | Минимальный объем отсасывающего воздуха, Q м3/ч | Минимальная транспортная скорость, Vmin, м/c | Максимально возможный выход отходов в общей массе, кг/ч | Коэффициент аэродинамического сопротивления приемника/отсоса | Диаметр присоединительного патрубка, м | Скорость в присоединительном патрубке |
Общий / пыли | ||||||||
ШО15-А | А Б В,Г | 1 1 2 | 415 1221 848 | 18 | 117,0/13,0 | 1,0 1,0 1,0 | 0,07 0,12 0,1 | 30 |
| | | | | | | | |
Расчет давления в коллекторе начинается с изучения расчетной схемы трубопровода, простой трубопровод изображен на рисунке 1.1
1 – приемник; 2 – переход от приемника к трубопроводу; 3 – прямолинейный участок; 4 – отвод; 5 – переход от трубопровода коллектора; 6 – коллектор
Рисунок 1.1 – Расчетная схема простого трубопровода
С целью подбора марки коллектора и его размеров, по таблице, где приведены аспирационные характеристики установленного оборудования, определяется суммарный расход воздуха установки.
Увеличив этот расход на 20% (т.е. умножив его на коэффициент равный 1,2), находим марку коллектора и его размеры.
м3/ч.
Принимаем коллектор КГ10.180, его характеристики приведены в таблице 1.2
Таблица 1.2 – Характеристика коллектора КГ12.180
Обозн. | Минимальная воздушная нагрузка Lmin,м3/ч | Входные патрубки | Диаметр (размеры сечения) выходного патрубка, мм | Габаритные размеры коллектора (длина х ширина х высота), мм | Масса, кг | |
кол-во | коэффициент местного сопротивления | |||||
КГ12.180 | 10700 | 12 | 0,445 | dЭ=472 (500 x350) | 2250х1700х580 | 148,5 |
Давление воздуха в коллекторном узле принимается равным
Нуз.=вimax , (1.1)
где вimax – потеря давления в I-ой ветви с учетом наличия материала в воздушном потоке, Па.
вimax определяется по формуле
вi max = вimax (1+kμ) (1.2)
где вimax – потеря давления в ветви при движении чистого воздуха, Па;
k – коэффициент увеличения потерь давления за счет наличия материала в воздушном потоке (k = 1,4);
μ – расходная массовая концентрация смеси в ответвлениях станка.
Па,
Нуз.= 1836,36 Па.
Расходная массовая концентрация смеси μ рассчитывается по формуле
, (1.3)
где Mi – максимальный возможный выход отходов при работе станка, кг/ч;
Q – объемный расход воздуха, проходящий через ответвление станка, м3/с;
ρ – плотность воздуха (при t = 200С плотность воздуха ρ=1,2 кг/м3).
.
Потерю давления в каждой ветви при движении чистого воздуха bi определяют для простого трубопровода по следующей формуле
bi =пр. + пер.1+тр. + отв. + пер.2+вх , (1.4)
где пр – потеря давления при движении воздушного потока через приемник ответвления, Па;
пер.1 – потеря давления при движении воздушного потока через переход от приемника к трубопроводу, Па;
тр – потеря давления на преодоление сил трения по длине ответвления, Па;
отв – потеря давления при движении воздушного потока в отводах, вызванная местными сопротивлениями при повороте, Па;
пер.2 – потеря давления при движении воздушного потока через переход от трубопровода к патрубку коллектора, Па;
|
Па.
1.1.1 Потеря давления в приемнике
Потеря давления в приемнике пр, Па
, (1.5)
где пр – коэффициент местного сопротивления приемника;
Vпр – скорость воздушного потока в отсасывающем патрубке приемника, м/с.
Скорость воздушного потока в отсасывающем патрубке приемника Vпр, м/с, определяется по формуле
, (1.6)
где Qi – принятый объемный расход воздуха, проходящий через приемник, м3/с;
Fпр. – площадь живого сечения присоединительного патрубка приемника, м2.
Площадь живого сечения патрубка приемника Fпр. , м2
, (1.7)
где dпр – расчетный диаметр присоединительного патрубка приемника, м.
|
1.1.2 Потеря давления в переходе от приемника к трубопроводу
Потеря давления в переходе от приемника к трубопроводу пер.1, Па, определяем по формуле
пер.1= пер.1 , (1.8)
где пер.1 – коэффициент местного сопротивления перехода приемника к трубопроводу ответвления.
Этот переход выполняют в виде диффузора, а пер.1 зависит от угла его расширения и отношения площади живого сечения трубопровода F к площади живого сечения патрубка приемника Fпр., т.е.
пер.1= f , (1.9)
Для α=12о, Fпр=0,0314 м2; F=0,0314 м2 коэффициент местного сопротивления , следовательно и пер.1= 0 Па.
1.1.3 Потеря давления на преодоление сил трения
Потеря давления на преодоление сил трения тр., Па, определяется по формуле
тр.= l , (1.10)
где l – геометрическая длина ответвления, м;
λ – коэффициент сопротивления трения;
d – диаметр трубопровода, м.
.
|
Потеря давления в отводах Pотв., Па, определяется по формуле
Pотв = , (1.11)
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений отводов, установленных в ответвлении.
.
1.1.5 Потеря давления в переходе от трубопровода к выходному патрубку коллектора
Потеря давления в переходе от трубопровода к выходному патрубку коллектора Pпер.2, Па определяется по формуле
пер.2= пер.2 , (1.12)
где – коэфициент местного сопротивления перехода от трубопровода ответвления к патрубку коллектора;
Vпер.2 – скорость воздушного потока в переходе, м/с.
Переход в виде диффузора, то = 0, следовательно пер.2= 0 Па.
1.1.6 Потеря давления при входе воздушного потока в коллектор
Потеря давления при входе воздушного потока в коллектор Pвх., Па, определяем по формуле
Pвх. = , (1.13)
где вх. – коэффициент местного сопротивления при входе воздушного потока в коллектор;
Vвх.п. – скорость воздушного потока во входном патрубке коллектора, м/с, которая определяется по формуле
|
, (1.14)
где Qi – расход воздуха, м3/с;
Fвх.п. – площадь входного патрубка, м2.
Площадь входного патрубка коллектора Fвх.п., м2, определяют по формуле
, (1.15)
где dвх.п. – диаметр входного патрубка коллектора, м.
С целью обеспечения работы ответвлений в запроектированном режиме и исключения перераспределения воздушного потока между ними расчет ответвлений должен проводиться с учетом обеспечения равенства полных давлений потоков, проходящих через них, расчетному давлению в коллекторном узле Hуз., т.е. отклонение вi от Hуз. не должно превышать допустимую величину [] на ±5%. Это условие записывается следующим образом
, (1.16)
13
1.2 Определение диаметров материалопроводов
13 |
Исходной формулой для определения диаметров ответвлений является формула, устанавливающая связь между расходом воздуха Q, скоростью воздушного потока V и параметрами сечения F и d
, (1.17)
Из этого уравнения вытекает
, (1.18)
Расчетный диаметр округляют в меньшую сторону до ближайшего нормализованного его значения.
Принимаем диаметр 200 мм.
Расчет проведен для станка шипорезного одностороннего ШО10-4, для остальных станков расчет производится аналогично, данные сведены в таблицу 1.3
После заполнения таблицы выбирают вi max, которое и принимают за расчетное давление узла Hуз.. После этого проверяют отклонение каждого значения вi от Hуз.
Если это условие не выполняется, то диаметр трубопроводов и отводов dиск. пересчитывается по формуле
, (1.19)
где di – диаметр трубопровода, неудовлетворяющий условию, м.
|
Принимаем dиск = 0,16 м.
Для остальных трубопроводов расчет производится аналогично, результаты сведены в таблицу 1.3
19
2 Выбор циклона
19 |
2.1 Определение начальной запыленности воздуха
Определяют начальную запыленность воздуха, поступающего в циклон на очистку С1, м2/м3 по формуле
, (2.1)
где åМni – суммарный выход пыли со станков, кг/ч;
åQi – суммарный уточненный расход воздуха, отбираемый через приемники станков, м3/с;
К1 – коэффициент, учитывающий подсос воздуха (К1=1,07).
2.2 Определение допустимого значения запыленности
Определяют допустимое значение запыленности после очистки [С2], мг/м3 при åQi меньше 15000 м3/ч
[С2] ≤ (160 – 4Q)k, (2.2)
Коэффициент k при ПДК рабочей зоны для древесной пыли 6 мг/м3 принимается равным 0,8.
[С2] ≤ (100 – 4∙15)∙0,8
[С2] ≤ 80 мг/м3.
20
2.3 Определение фактической запыленности
20 |
Определяют фактическую запыленность С2, мг/м3 по формуле
, (2.3)
где С1 – начальная запыленность воздуха, мг/м3;
e – относительный выброс пыли, %.
Относительный выброс зависит от циклона и его модификации и определяется по формуле
e = (100-h), (2.4)
где h – эффективность пылеулавливания в циклоне.
e = (100-98,8) =1,2 %.
С2 ≤ [С2], (2.5)
Требование очистки удовлетворяется, выбираем циклон типа К (№20).
2.4 Определение скорости воздушного потока во входном патрубке циклона
Определяют скорость воздушного потока в м/с во входном патрубке циклона по формуле
, (2.6)
где К1 – коэффициент, учитывающий подсос воздуха (К1=1,07);
Fп – площадь входного патрубка, м2.
21
2.5 Определение потерь давления в циклоне
21 |
Определяют потери давления в циклоне ∆Рц, Па, по формуле
, (2.7)
где Vп – скорость воздуха во входном патрубке циклона м/с.
22
3 Расчет сборного трубопровода и потерь давления в установке
22 |
3.1 Расчет сборного трубопровода
Диаметр сборного трубопровода dсб. в м определяют по формуле
, (3.1)
где Vсб. – скорость воздуха в сборной трубе, м/с (Vсб.=18…19 м/с).
Принимаем диаметр сборного трубопровода dсб = 0,45 м (из нормализованного ряда).
Производим пересчет скорости воздуха в сборной трубе по формуле
, (3.2)
3.2 Потери давления в сборном трубопроводе
Потери давления в сборном трубопроводе без учета потерь давления в циклоне ∆Рсб., Па определяют по формуле
, (3.3)
где zвых. – коэффициент местного сопротивления разгрузочной горловины коллектора (таблица приложение );
åz – сумма коэффициентов местных сопротивлений по длине трассы сборного трубопровода.
|
3.3 Потеря давления в коллекторной установке
Потеря давления в коллекторной установке без учета потерь давления в циклоне ∆Рб/ц., Па, определяется по формуле
∆Рб/ц.= Нуз.+ ∆Рсб., (3.4)
∆Рб/ц.= 1836,36+ 319,62 = 2155,98 Па.
3.4 Потери давления в установке без циклона
Потери давления в установке без циклона ∆Рб/ц.(п.), Па с учетом коэффициента подсоса воздуха составляет
∆Рб/ц.(п.) = 1,14∆Рб/ц, (3.5)
∆Рб/ц.(п.) = 1,14∙2155,98 = 2457,82 Па.
3.5 Определение суммарной потери давления
Суммарные потери давления в коллекторной установке составят
∆Руст. = ∆Рб/ц.(п.) + ∆Рц. (3.6)
∆Руст. =2457,82 + 982,83 = 3440,65 Па.
24
4 Выбор вентилятора и электродвигателя
24 |
Выбор вентилятора производится по его индивидуальным аэродинамическим характеристикам.
Исходными данными для выбора вентилятора являются: производительность вентилятора Qв. и давление Нв., которое должен развивать вентилятор.
4.1 Определение производительности вентилятора
Производительность вентилятора Qв., м3/с, определяется по формуле
Qв = К1åQi, (4.1)
где К1 – коэффициент подсоса воздуха (К1=1,07);
åQi – суммарный расчетный расход воздуха, м3/с.
Qв =1,07∙ 2,968 = 3,176 м3/с.
4.2 Определение давления, которое должен развивать вентилятор
Давление, которое должен развивать вентилятор Нв., Па, определяется по формуле
Нв = ∆Руст, (4.2)
Нв = 3440,65 Па.
4.3 Определение частоты вращения рабочего колеса вентилятора и коэффициента полезного действия вентилятора.
Используя аэродинамические характеристики вентиляторов путем наложения значений Qв и Нв находят рабочие точки, которые указывают на значение частоты вращения рабочего колеса вентилятора (об/мин.) и коэффициента полезного действия вентилятора.
Выбираем вентилятор В-ЦП65-8.
Частота вращения рабочего колеса вентилятора – 1650 мин-1.
Коэффициент полезного действия вентилятора – 0,48.
25
4.4 Мощность электродвигателя
25 |
Мощность электродвигателя N определяют по формуле
, (4.3)
где К – коэффициент запаса мощности на пусковой момент электродвигателя (К=1,05…1,15);
h
в. – КПД вентилятора;
h
пер. – КПД передачи (h
пер=1,0…0,9);
h
п. – КПД подшипников (h
п=1,0…0,96).
4.5 Тип электродвигателя
Подбирают тип электродвигателя при условии
N
эл. дв.
³
N
(4.4)
Выбираем электродвигатель 4А180М4У3 (30 кВт ˃ 25,9 кВт).
|
В данной расчетно-графической работе была рассчитана и спроектирована пневмотранспортная универсальная установка упрощенной конструкции с коллектором типа КГ12.180 применительно к шипорезным станкам ШО10-4, ШО10-А и ШО15-А. Также были выбраны циклон, вентилятор и электродвигатель.
Выполнили чертеж цеха и расчетная схема установки на формате А1.
|
1 Александров А. Н. Пневмотраспорт и пылеулавливающие сооружения на деревообрабатывающих предприятиях [Текст] / А. Н. Александров, Г. Ф. Козориз. – М: Лесная промышленность, 1988. – 245 с.
2 Корниенко В. А. Внутризаводской транспорт. Проектирование и расчет пневмотранспортных установок [Текст] / В. А. Корниенко, А. Е. Разживин. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – 120 с.
3 Таубер Б. А. Внутризаводской транспорт [Текст] / Б. А. Таубер. – М: Лесная промышленность, 1980. – 450 с.