Учебное_пособие_ОППС. 1. Общие положения 4 Расчетная часть 6

• Название: 1. Общие положения 4 Расчетная часть 6
• Анкор: Учебное_пособие_ОППС.doc
• Дата: 25.04.2018
• Размер: 1.7 Mb.
• Имя файла: Учебное_пособие_ОППС.doc
• Тип: Документы; #18494
• страница: 2 из 10

2. Расчетная часть

2.1. Методика расчета

2.1.1. Последовательность расчета

Расчетная часть включает следующие этапы:

• 
  Определение массовой концентрации перемещаемой смеси.
  
• 
  Определение диаметров воздуховодов в ответвлениях и уточнение скоростей движения воздуха.
  
• 
  Нахождение потерь давления на участках и их увязка (собственно аэродинамический расчет).
  
• 
  Уточнение массовой концентрации смеси и потерь давления с учетом изменения суммарного объемного расхода воздуха.
  
• 
  Определение потерь давления в коллекторе и в сети.
  
• 
  Расчет пылеулавливающего аппарата.
  
• 
  Подбор вентилятора и электродвигателя к нему.
  
• 
  Уточнение потерь давления в сети с учетом вентилятора.
  
• 
  Расчет материального баланса процесса пылеулавливания.
  

2.1.2. Определение потерь давления в воздуховоде

Диаметр воздуховода рассчитывается исходя из минимального расхода отводимого воздуха (L, м³/с) и значения минимальной скорости движения воздушного потока в воздуховоде (ω₀, м/с):

, м.

(2)

Воздуховоды нормализованы по диаметрам. Поэтому из стандартного ряда воздуховодов с круглым сечением выбирается ближайшее меньшее значение диаметра.

Истинная скорость в воздуховоде уточняется с учетом выбранного значения d_i по формуле:

, м/с.

(3)

Суммарные потери давления в i-том воздуховоде определяются по формуле:

, Па,

(4)

где Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений (складывается из сопротивлений отводов, конфузоров, диффузоров и т.д.);

ζ_тр – приведенный коэффициент трения. Рассчитывается по формуле:

,

(5)

где λ/d – потери давления на трение на 1 м длины воздуховода при диаметре - d_i и скорости воздушного потока - ω_i;

l – длина воздуховода, м.

Р_д– динамическое давление в воздуховоде, Па.

Динамическое давление в i-том воздуховоде

, Па.

(6)

Потери давления на i-том участке до подсоединения к коллектору складываются из потерь давления в воздуховоде и потерь давления в местном отсосе рассматриваемого участка.

При перемещении воздуха с массовой концентрацией М > 0,01 (кг/кг) потери давления на участке пересчитываются с учетом массовой концентрации и характера перемещаемого материала по формуле:

, Па,

(7)

где К – коэффициент, характеризующий перемещаемый материал. Для древесины К=1,4.

2.1.3. Определение потерь давления в коллекторе

Выбор типа и марки коллектора осуществляется исходя из объемного расхода воздуха в системе и требований к конструкции коллектора (например, количества входных патрубков).

Сопротивление коллектора складывается из потерь давления на преодоление местных сопротивлений на входе в коллектор и на выходе из него. Скорость и динамическое давление на входе в коллектор (выходе из коллектора) определяется по формулам (3) и (6) соответственно. Следует принимать во внимание, что при расчете скорости на входе в коллектор используется значение L_i для участка с наибольшим расходом воздуха.

Потери давления на входе в коллектор (выходе из коллектора) определяются по формуле:

, Па, (8)

где ζ_i – коэффициент сопротивления на входе или выходе из коллектора.

Общие потери давления в узле складываются из потерь давления на участке с наибольшим сопротивлением и потерь давления в коллекторе.

2.1.4. Расчет пылеулавливающего аппарата

Достаточную степень очистки запыленного воздуха в процессах деревообработки обеспечивают аппараты сухой механической очистки – циклоны.

В процессах пиления, фрезерования, сверления, строгания древесины образуются достаточно крупные частицы (щепа, стружки, опилки), поэтому наибольшее распространение получили циклоны типа К (Клайпедского ОЭКДМ) и типа Ц (Гидродревпром). Основной недостаток этих циклонов – невысокая эффективность при улавливании мелкодисперсной пыли. Для улавливания пыли от процессов шлифования применяются циклоны типа УЦ (Гидродревпром). Также на деревообрабатывающих предприятиях используются циклоны типа ЦДО, ЦВВ, ЛТА и другие.

После выбора типа циклона производится его расчет. Расчет циклона осуществляется методом последовательных приближений и включает несколько этапов:

1. 
   Определение конструктивно-технологических характеристик циклона.
   
2. 
   Определение гидравлического сопротивления аппарата.
   
3. 
   Определение степени очистки.
   

1) Определение конструктивно-технологических характеристик циклона.

Необходимая площадь сечения циклона определяется по формуле:

, м2,

(9)

гдеL – количество очищаемого воздуха при рабочих условиях, м³/с;

ω_опт – оптимальная скорость в сечении корпуса циклона, м/с.

Диаметр циклона рассчитывается по формуле:

, м,

(10)

где n – количество циклонов в группе.

Рассчитанный диаметр циклона округляется до целого числа и из типоразмерного ряда выбирается циклон с ближайшим наименьшим значением диаметра.

Исходя из выбранного диаметра циклона, вычисляется действительная скорость воздуха в аппарате:

, м/с.

(11)

Значение действительной скорости не должно отличаться от значения оптимальной скорости более, чем на 25 %.

2) Определение гидравлического сопротивления циклона.

Гидравлическое сопротивление циклона

, Па,

(12)

где ζ – коэффициент гидравлического сопротивления пылеулавливающего аппарата.

3) Расчет степени очистки в циклоне.

При определении степени очистки используется вероятностный подход, согласно которому

,	(13)
,	(14)

где Ф(х) –функция нормального распределения частиц по размерам (интеграл вероятности);

х – вспомогательный аргумент. Определяется по формуле:

,

(15)

где d_m– медианный размер частиц пыли, мкм;

d₅₀ – размер частиц, улавливаемых в аппарате данного типа с эффективностью 50 %, мкм;

lg – стандартное отклонение в функции распределения парциальных степеней очистки;

lg – среднее квадратичное отклонение в функции нормального распределения частиц данной пыли по размерам.

Величины d_mи lg являются характеристиками дисперсного состава конкретной пыли. Величины d₅₀ и lg – параметры, определяющие эффективность конкретного аппарата при стандартных условиях его работы. Поэтому справочное значение параметра d₅₀пересчитывается для рабочих условий по формуле:

, мкм,

(16)

где«т» – индекс для обозначения стандартных условий работы циклона;

D – диаметр циклона, м;

ρ_ч – плотность частиц пыли, кг/м³;

ω₀– средняя скорость воздуха в аппарате при испытаниях, м/с;

μ – динамический коэффициент вязкости воздуха, Па∙с.

Значение динамической вязкости воздуха при рабочих условиях уточняется по формуле:

, Па·с,

(17)

где μ₀ - динамическая вязкость воздуха при 0С и 101,3 кПа;

μ₀ = 17,3 ∙10^-6 Па∙с;

Т – рабочая температура воздуха, К;

С – постоянная Сатерленда при 0С и 101,3 кПа.

Для воздуха С = 124.

2.1.5. Расчет материального баланса процесса пылеулавливания

После расчета пылеулавливающего аппарата составляется материальный баланс процесса пылеулавливания.

Количество уловленной пыли определяется по формуле:

, г/сут,

(18)

где М_вх – количество пыли на входе в циклон, г/сут;

М_вых – количество пыли на выходе из циклона, г/сут.

Количество пыли на входе в аппарат

, г/сут,

(19)

где - суммарный массовый расход перемещаемого материала, кг/час;

k_з - коэффициент загрузки оборудования. Для специализированных предприятий k_з = 0,55 – 0,75.

Количество пыли на выходе из аппарата

, г/сут.

(20)

2.1.6. Выбор вентилятора и электродвигателя

Аэродинамический расчет сети аспирации заканчивается подбором вентилятора и электродвигателя к нему.

Системы аспирации имеют большие значения гидравлического сопротивления и содержат взвешенные частицы, поэтому в таких схемах обычно используются центробежные пылевые вентиляторы.

Подбор вентилятора осуществляется по аэродинамическим характеристикам – номограммам (Приложение 14) по требуемым значениям производительности (количество отводимого воздуха) и напора. При этом производительность задается с учетом возможных подсосов, запас на которые составляет 15 %.

Из вентиляторов серийного изготовления используются аппараты типа ВРП, ВР и другие.

Электродвигатель выбирается по каталогу. Требуемая мощность не должна превышать значение установочной мощности.

Требуемая мощность на валу электродвигателя

, кВт/ч,

(21)

где L_v– количество воздуха, отводимого вентилятором, м³/с;

Р_v – создаваемый вентилятором напор, даПа;

102 – коэффициент для пересчета из (кгс·м/с) в (кВт);

η_в – кпд вентилятора;

η_п – кпд передачи.

При насадке колеса вентилятора непосредственно на вал электродвигателя кпд передачи равен 1; при соединении вала электродвигателя с вентилятором при помощи муфты –0,98; при клиноременной передаче – 0,95.