Разработка цеховой аспирационной установки обычного типа для деревообрабатывающего предприятия
Разработка
цеховой аспирационной установки обычного типа для деревообрабатывающего
предприятия
ВВЕДЕНИЕ
Пневмотранспортные установки представляют собой
комплекс устройств, обеспечивающих перемещение сыпучих материалов (пылевидных,
порошкообразных, зернистых, измельченных и т.д.) или специальных транспортных
средств (капсул, контейнеров с сырьем, готовой продукцией и т.д.) с помощью
сжатого воздуха или разряженного газа.
Пневмотранспорт является одним из прогрессивных
способов механизации и автоматизации перемещения насыпных грузов. Этот вид
транспорта нашел применение практически во всех отраслях народного хозяйства.
Пневмотранспорт широко используют для перемещения сыпучих материалов в связи с
их значительной производительностью и большим радиусом действия в самых
стесненных производственных условиях, т. е. использованием площадей,
непригодных для других способов транспортировки, экономией производственной
площади, полным отсутствием остатков и потерь перемещаемого продукта в линиях,
высокими санитарно-гигиеническими условиями его транспортирования; исключением
нарушений технологических и гигиенических режимов воздушной среды в
производственных помещениях в связи с отсутствием пыления; легкостью монтажа,
сокращением рабочего персонала и упрощением обслуживания; гибкостью в
эксплуатации и возможностью полной автоматизации управления.
При величине гранул перемещаемого материала до
10 мм пневмотранспорт по сравнению с другими транспортными системами почти во
всех случаях предпочтительнее.
К недостаткам, которые имеет пневмотранспорт,
относят сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на единицу массы
транспортируемого продукта, сложность изготовления и эксплуатации оборудования
для очистки транспортирующего и отработанного воздуха, значительный износ
материалопроводов и измельчение транспортируемого продукта. Однако правильный
выбор способа и оборудования для пневмотранспортирования данного продукта
позволяет частично или полностью их устранить.
Основными параметрами, характеризующими пневмотранспортную
систему, являются производительность по твердой фазе, длина трассы и высота
подъема, концентрация транспортируемого материала, массовый коэффициент взвеси,
величина избыточного давления в начале трассы (для установок нагнетающего
действия) и остаточного давления (разрежения) в конце трассы (для установок
всасывающего действия).
По способу создания воздушного потока и условиям
движения его в трубопроводе вместе с материалом пневмотранспортные установки
подразделяются на всасывающие, нагнетающие и комбинированные (всасывающее -
нагнетающие).
.
Описание пневмотранспортной установки
Различают три основные схемы трубопроводных
сетей аспирационных установок, выполняемые по всасывающее - нагнетательному
принципу:
· обычного типа - разветвленную;
· универсальную - с магистралью
постоянного сечения;
· универсальную - коллекторную.
Цеховые установки обычного типа проектируют
только при постоянстве технологий производства, при котором местоположение
станков и их тип не меняются. Эти установки имеют магистральный трубопровод
переменного сечения. При расчёте все ответвления и участки магистрали
гидравлически увязываются между собой (по расходу воздуха, его скорости и
потерям давления). Установка может обслуживать только те станки, на которые она
рассчитана, при условии постоянства местоположения станков. Установка обычного
типа обслуживает до 30 приёмников стружки и потребляет несколько меньше
электроэнергии, чем установки других типов.
В данной курсовой работе будет произведён расчёт
цеховой аспирационной установки обычного типа, обслуживающей 7 станков, имеющих
различные характеристики (назначение, объём отсасываемого воздуха и т.д.). Все
станки имёют чёткое месторасположение, в зависимости от которого указаны,
длинны и смены направления агента соответствующих ветвей. При расчёте
необходимо рассчитать диаметры воздуховодов, действительную скорость воздуха и
потери давления в них, выбрать пылевой вентилятор, его электродвигатель и
циклон.
.
Расчет пневмотранспортной установки
Таблица 1. Перечень обслуживаемых станков и
расчетные показатели
|
№
п/п
|
Наименование
станка и приемника
|
 ,м3/ч ,м/сОбъем
отходов в пл. массе, м3/ч
|
|
|
|
|
|
|
|
общий
|
пыли
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
1.
|
Ленточнопильный
ЛС-80
|
1272
|
20(17)
|
0,065
|
0,029
|
0,8
|
|
2.
|
Прирезной
ЦДК4
|
698
|
35(17)
|
0,158
|
0,014
|
1
|
|
3.
|
Рейсмусовый
СР6
|
1500
|
18
|
0,49
|
0,0172
|
1
|
|
4.
|
Торцовочный
ЦПА
|
840
|
15,2(17)
|
0,088
|
0,0096
|
1
|
|
5.
|
Фуговальный
СФ4
|
1500
|
17,3(18)
|
0,08
|
0,048
|
1
|
|
6.
|
Фуговальный
СФ6
|
1320
|
18,2(18)
|
0,146
|
0,0061
|
.1 Расчет диаметров труб от станков
Расчет установки начинается с участка наиболее
удаленного от вентилятора. Зная расход воздуха для этого участка и его
скорость, определяем диаметр воздуховода.
,м (1)
Где -минимальный расход воздуха м3/час;
-минимальная скорость воздуха м/с.
Полученный диаметр округляется в
меньшую сторону до значения кратного 0,005м. Производится перерасчёт и
определение уточненного количества и скорости воздуха, при выбранном диаметре
воздуховода по формулам:
, м3/час. (2)
, м/с. (3)
Полученные результаты заносятся в
графы 6 и 7.
В графу 8 заносятся значения
динамического давления, выбранные по значениям граф 6 и 7 (приложения 1[1]).
В графу 9 заносим геометрическую
длину рассчитываемого участка воздуховода, взятую из схемы по задания.
В графу 10 - сумму коэффициентов
местных сопротивлений: коэффициента местного сопротивления входа в приёмник
(Табл.1) и всех местных коэффициентов колен (табл 5,1[1]).
(4)
В графу 11 - данные коэффициента
гидравлического сопротивления, отнесенного к диаметру воздуховода, взятого из
графика (рис. 46).
В графу 12 - коэффициент
сопротивления прямого участка воздуховода.
В графу 13 - коэффициент местного
сопротивления всего воздуховода.
В графу 14 - полные потери давления
на участке:
, Па. (5)
Где 
- длина расчётного участка, м;
- коэффициент сопротивления
движению по длине трубопровода диаметром d.
В графу 15 - полные потери давления
с учётом потерь от начала и на каждом сборном участке.
Расчёт требуемых показателей для
участка от ленточнопильного станка ЛС-80 до тройника.
Находим d
воздуховода:
м
Принимаем 0,16м=160мм.
Уточняем скорость и объем воздуха:
м/с.
м3/ч.
По таблице выбираем динамическое
давление при 
равное
.
По схеме находим длину участка от
приёмника до тройника:
Находим сумму коэффициентов местных
сопротивлений:
По графику находим коэффициент
гидравлического сопротивления отнесенного к диаметру по 
и 
.
Рассчитываем коэффициент
сопротивления прямого участка воздуховода
Находим коэффициент местного
сопротивления всего воздуховода:
Рассчитываем полные потери давления
на участке:
Па.
Аналогично находим все данные для
остальных участков от станков до соответствующих тройников и заносим в таблицу
2.
Когда сливаются воздушные потоки в
тройнике, то их статическое давления равны между собой. Потери давления в
параллельных ветвях трубопроводов также должны быть равны. Расчёт параллельных
ветвей сводится к подбору таких диаметров труб, при которых при заданных
расходах воздуха потери давления в них были равны друг другу, а скорости
воздуха были бы не ниже допустимых.
Если разница значений потерь
давления между этими ветвями трубопровода превышает 5%, то необходимо
пересчитать участки , изменив диаметр трубы или количество воздуха. При этом
нужно, чтобы скорость воздуха не оказалась меньше допустимой. Изменять диаметр
следует в сторону уменьшения. Если изменить диаметр нельзя, то увеличивают
количество перемещаемого воздуха в трубопроводе до выравнивания потерь давления
на обоих участках.
В случае если необходимо сохранить
скорость воздуха в трубопроводе, следует увеличить расход воздуха и диаметр
трубы.
Уравняв потери давлений на смежных
участках переходят к расчёту сборного трубопровода. Подбирают диаметр трубы
этого участка такой, чтобы через него проходило суммарное количество воздуха
соединяемых трубопроводов со скоростью не ниже минимально допустимой для
данного вида мягких отводов. Затем находят потери давления на сборном участке.
Суммарные потери давления сборного участка от начала трубопровода находят
сложением наибольших потерь давления на одном из предыдущих участков с потерями
давления сборного участка. При расчёте следующего трубопровода его потери
уравнивают с суммарными потерями на сборном участке. Далее снова рассчитывают
потери давления сборного участка от тройника до тройника следующего станка по
описанной методике.
Таблица 2. Расчет трубопроводов цеховой
аспирационной установки.
|
Расхожд.,%
|
16
|
|
|
|
4,8
|
|
4,53
|
|
3,64
|
|
0,68
|
|
1,34
|
|
|
∆Р,Па
от нач.
|
15
|
|
|
590,39
|
|
582,33
|
|
590,69
|
|
665,73
|
|
672,38
|
|
1026,8
|
|
∆Р,Па
|
14
|
550,89
|
545,96
|
39,5
|
552,93
|
29,4
|
548,02
|
613,03
|
52,7
|
661,21
|
11,18
|
663,5
|
363,34
|
|
λ/d*L+∑ζ
|
13
|
2,96
|
2,39
|
0,228
|
2,98
|
0,16
|
2,61
|
0,187
|
2,38
|
0,205
|
2,65
|
0,059
|
2,556
|
1,83
|
|
λ/d*L
|
12
|
1,564
|
0,963
|
0,228
|
1,545
|
0,16
|
1,332
|
0,187
|
0,955
|
0,205
|
1,368
|
0,059
|
1,176
|
1,1
|
|
λ/d
|
11
|
0,115
|
0,09
|
0,067
|
0,15
|
0,05
|
0,18
|
0,055
|
0,115
|
0,05
|
0,18
|
0,042
|
0,12
|
0,038
|
|
∑ζ=ζ+n*ζ
|
10
|
1,4
|
1,43
|
0
|
1,43
|
0
|
1,28
|
0
|
1,43
|
0
|
1,28
|
0
|
1,38
|
0,73
|
|
L,м
|
9
|
13,6
|
10,7
|
10,3
|
3,2
|
7,4
|
3,4
|
8,3
|
4,1
|
7,6
|
1,4
|
9,8
|
28,9
|
|
Р=ρ*U/2
|
8
|
185,86
|
228,15
|
173,4
|
185,86
|
183,75
|
209,81
|
228,15
|
257,09
|
257,09
|
249,7
|
190,1
|
259,58
|
198,74
|
|
Q м3/ч
|
7
|
1272
|
1500
|
2772
|
840
|
3612
|
698
|
4310
|
1500
|
5810
|
698
|
6508
|
1320
|
7828
|
|
Uр
|
6
|
17,58
|
18,37
|
17,03
|
17,59
|
17,53
|
18,67
|
19,45
|
20,73
|
20,72
|
20,41
|
17,77
|
20,76
|
18,21
|
|
d,мм
|
5
|
0,16
|
0,17
|
0,24
|
0,13
|
0,27
|
0,115
|
0,28
|
0,16
|
0,315
|
0,11
|
0,36
|
0,15
|
0,39
|
4
|
17
|
18
|
17
|
17
|
17
|
17
|
17
|
18
|
18
|
17
|
17
|
18
|
18
|
|
Q м3/ч
|
3
|
1272
|
1500
|
2772
|
840
|
3612
|
698
|
4310
|
1500
|
5810
|
698
|
6508
|
1320
|
7828
|
|
Наименование
участка
|
2
|
От
ленточнопильного станка ЛС-80
|
От
рейсмусового станка СР-6
|
Сборочный
участок А
|
От
торцовочного станка ЦПА
|
Сборочный
участок Б
|
От
прирезного станка ЦДК-4
|
Сборочный
участок В
|
От
фуговального станка СФ-4
|
Сборочный
участок Г
|
От
прирезного станка ЦДК-4
|
Сборочный
участок Д
|
От
фуговального станка СФ-6
|
Сборочный
участок до циклона Е
|
|
№
Уч
|
1
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
пневмотранспортная установка
аспирационная расчет
2.2 Расчёт потерь давления в циклоне и выбор
типа циклона
Для отделения воздуха от транспортируемого
материала используют пылеочистные сооружения типа циклон. Циклоны применяют,
когда удаляются отходы деревообработки или лесопиления с небольшим содержанием
пыли.
Начальное пылесодержание мг/м3
воздуха перед циклоном определяется по формуле:
(6)
Где 
- общий объём пыли, м3/час,
из графы 6 таблицы 1;
- плотность пыли 400-600 кг/м3;
- объёмный расход воздуха в
установке графа 7 таблицы 1;
- коэффициент подсоса воздуха в
установке 1.05-1,1.
Выбор типа циклона производится,
исходя из наименьшего коэффициента сопротивления циклона и наименьшего
абсолютного пылесодержания очищенного воздуха.
Для этого необходимо сопоставить
коэффициенты местных сопротивлений циклонов, выбирая к установке циклон с
наименьшим коэффициентом местных сопротивлений.
Потери давления в циклоне
определяется по формуле:
(7)
Где 
- плотность воздуха кг/м3;
- скорость воздуха во входном
патрубке, м/с .
(8)
Где 
- площадь сечения входного патрубка
циклона, м2.
Общие потери давления в
аспирационной установке находятся по формуле:
,Па (9)
Где 
- потери давления в
пневмотранспортной установке графа 15 таблица 2.
Расчёт циклона.
Начальное пылесодержание:
мг/м3
Потери давления в циклоне:
м/с;
Па;
Общие потери давления в
аспирационной установке:
Па.
Выбираем циклон марки К16.
.3 Выбор вентилятора и
электродвигателя к нему.
Необходимый расчётный напор
вентилятора:
, Па. (10)
Зная 
и 
по аэродинамическим характеристикам
выбираем пылевой вентилятор, частоту вращения и КПД.
Мощность необходимая для привода
вентилятора без учёта концентрации воздушной смеси, находится по формуле:
,КВт (11)
Где 
- коэффициент запаса мощности на
пусковой момент таблица 5.3;
- 1,1 коэффициент запаса мощности
на неучтенные потери;
- КПД привода вентилятора.
По справочнику конструктора выбираем
электродвигатель.
При не совпадении частоты вращения
необходимо поставить клиноремённую передачу и посчитать передаточное отношение:
(12)
Расчёт вентилятора и его
электродвигателя:
Необходимый напор вентилятора:
Па.
Мощность двигателя:
кВт.
Выбираем вентилятор марки ВЦП7-40 №8
и электродвигатель АИР160S4 мощностью 15кВт и частотой вращения 1500 мин-1.
Так как обороты винта вентилятора 1625 мин-1, то устанавливаем
клиноременную передачу с передаточным отношением 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
пневмотранспортная
установка аспирационная расчет
В данной курсовой работе произвели
расчет цеховой аспирационной установки обычного типа, включающей расчет всех
сопротивлений при движении аэросмеси от самого удаленного станка до места
выхода очищенного воздуха из циклона. Подобрали диаметры трубопровода
пневмотранспортной установки деревообрабатывающего производства, обеспечивающих
бесперебойный и равномерный отсос мелких древесных частиц и пыли и перемещение
их в циклон. По потерям давления и расходу воздуха выбрали воздуходувную
машину-вентилятор (марка - «ВЦП7-40 №8»), определили мощность электродвигателя
(АИР160S4, N=15 кВт)
необходимую для работы вентилятора. По оптимальным параметрам выбрали циклон
(марка - «К16»).
Список
использованной литературы
1. Кузнецов
В.С. Пневмотранспорт деревообрабатывающих предприятий. Аспирационные установки:
Учебное пособие. - Братск: БрГТУ, 2004.-
2. Кузнецов
В.С., Денисов С.В. Пневмотранспорт измельченной древесины деревообрабатывающих
предприятий. Учебное пособие.- Братск: БрГУ, 2008.-
.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.: В 3 т. Т. 3.-8-е изл.,
перераб. Доп. Под. Ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001.-864 с.: ил.
.
Воронин Ю.Б. Специальные виды транспорта на деревообрабатывающих предприятиях.
Пневматический транспорт: Учебное пособие.- Братск; БрИИ.- 1991г.