Реферат Расчет пневмотранспортной установки

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем 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.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 3.4.2025

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, V_min, м/c	Максимально возможный выход отходов в общей массе, кг/ч	Коэффициент аэродинамического сопротивления приемника/отсоса	Диаметр присоединительного патрубка, м	Скорость в присоединительном патрубке
Марка станка	Приемники	Количество приемников	Минимальный объем отсасывающего воздуха, Q м³/ч	Минимальная транспортная скорость, V_min, м/c	Общий / пыли		Диаметр присоединительного патрубка, м	Скорость в присоединительном патрубке
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 L_min,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	d_Э=472 (500 x350)	2250х1700х580	148,5

Давление воздуха в коллекторном узле принимается равным

                                               Нуз.=вi_max ,                                      (1.1)

где вi_max– потеря давления в I-ой ветви с учетом наличия               материала в воздушном потоке, Па.

вimax определяется по формуле

                                      вi _max = вi_max (1+kμ)                             (1.2)

где

вi_max – 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 M_i– 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 _b_i 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;

_вх – потеря давления при входе в коллектор, Па.

Па.

1.1.1 Потеря давления в приемнике

Потеря давления в приемнике

_пр, Па

, (1.5)

где

_пр – коэффициент местного сопротивления приемника;

V_пр – скорость воздушного потока в отсасывающем патрубке     приемника, м/с.

Скорость воздушного потока в отсасывающем патрубке приемника V_пр, м/с, определяется по формуле

                                                     ,                                        (1.6)

где Qi – принятый объемный расход воздуха, проходящий через      приемник, м³/с;

                  F_пр.– площадь живого сечения присоединительного патрубка    приемника, м².

Площадь живого сечения патрубка приемника F_пр_. , м²

                                                    ,                                           (1.7)

где d_пр– 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.1зависит от угла его расширения и отношения площади живого сечения трубопровода F к площади живого сечения патрубка приемника F_пр_., т.е.

                                            _пер.1= f ,                                    (1.9)

Для α=12^о, F_пр=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.

.

1.1.4 Потеря давления в отводах

Потеря давления в отводах P_отв., Па, определяется по формуле

P_отв= , (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 P_пер.2, Па определяется по формуле

                                      _пер.2= _пер.2 ,                                 (1.12)

где – коэфициент местного сопротивления перехода от             трубопровода ответвления к патрубку коллектора;

         V_пер.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 P_вх_., Па, определяем по формуле

P_вх.= , (1.13)

где _вх.– коэффициент местного сопротивления при входе воздушного потока в коллектор;

V_вх.п_.– скорость воздушного потока во входном патрубке коллектора, м/с, которая определяется по формуле

P_вх.=

                                                 ,                                       (1.14)

где Q_i – расход воздуха, м³/с;

        F_вх.п_.– площадь входного патрубка, м².

Площадь входного патрубка коллектора F_вх.п_., м², определяют по    формуле

                                                    ,                                       (1.15)

где d_вх.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 H_уз., т.е. отклонение _в_i от H_уз_. не должно превышать   допустимую величину [] на ±5%. Это условие записывается следующим образом

                                         ,                           (1.16)

13

1.2 Определение диаметров материалопроводов

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 _в_i_max, которое и принимают за расчетное давление узла H_уз_.. После этого проверяют отклонение каждого значения _в_iот H_уз.

Если это условие не выполняется, то диаметр трубопроводов и отводов d_иск_. пересчитывается по формуле

                                                             ,                              (1.19)

где d_i – диаметр трубопровода, неудовлетворяющий условию, м.

,

Принимаем d_иск= 0,16 м.

Для остальных трубопроводов расчет производится аналогично, результаты сведены в таблицу 1.3

19

2 Выбор циклона

2.1 Определение начальной запыленности воздуха

Определяют начальную запыленность воздуха, поступающего в циклон на очистку С₁, м²/м³ по формуле

                                                         ,                                      (2.1)

где åМ_ni – суммарный выход пыли со станков, кг/ч;

      åQ_i – 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 åQ_iменьше 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

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);

       F_п – площадь входного патрубка, м².

21

2.5 Определение потерь давления в циклоне

Определяют потери давления в циклоне ∆Р_ц, Па, по формуле

, (2.7)

где V_п – скорость воздуха во входном патрубке циклона м/с.

22

3 Расчет сборного трубопровода и потерь давления в установке

3.1 Расчет сборного трубопровода

Диаметр сборного трубопровода d_сб_. в м определяют по формуле
                                                   ,                                   (3.1)
где V_сб_.– скорость воздуха в сборной трубе, м/с (V_сб_.=18…19 м/с).

Принимаем диаметр сборного трубопровода d_сб = 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 ∆Р_сб_., Па определяют по формуле
, (3.3)
где z_вых_.– 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 ∆Р_б/ц_., Па, определяется по формуле
∆Р_б/ц.= Н_уз.+ ∆Р_сб., (3.4)
∆Р_б/ц.= 1836,36+ 319,62 = 2155,98 Па.

3.4 Потери давления в установке без циклона

Потери давления в установке без циклона ∆Р_б/ц.(п.), Па с учетом коэффициента подсоса воздуха составляет
∆Р_б/ц.(п.)= 1,14∆Р_б/ц, (3.5)

∆Р_б/ц.(п.)= 1,14∙2155,98 = 2457,82 Па.
3.5 Определение суммарной потери давления
Суммарные потери давления в коллекторной установке составят
∆Р_уст.= ∆Р_б/ц.(п.)+ ∆Р_ц_.(3.6)
∆Р_уст.=2457,82 + 982,83 = 3440,65 Па.

24

4 Выбор вентилятора и электродвигателя

Выбор вентилятора производится по его индивидуальным аэродинамическим характеристикам.

Исходными данными для выбора вентилятора являются: производительность вентилятора Q_в_. и давление Н_в_., которое должен развивать вентилятор.

4.1 Определение производительности вентилятора

Производительность вентилятора Q_в_., м³/с, определяется по формуле
Q_в= К₁åQ_i, (4.1)
где К₁– коэффициент подсоса воздуха (К₁=1,07);

åQ_i – суммарный расчетный расход воздуха, м³/с.
Q_в=1,07∙ 2,968 = 3,176 м³/с.

4.2 Определение давления, которое должен развивать вентилятор

Давление, которое должен развивать вентилятор Н_в_., Па, определяется по формуле

Н_в= ∆Р_уст,(4.2)
Н_в= 3440,65 Па.

4.3 Определение частоты вращения рабочего колеса вентилятора и коэффициента полезного действия вентилятора.

Используя аэродинамические характеристики вентиляторов путем наложения значений Q_в и Н_в 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

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).

Заключение
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.

Список использованных источников
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.

Bukvasha