Пневматический транспорт : Теория, проектирование, реализация

• Автор: Хрусталев, Борис Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 51 с. : ил.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Необходимость повышения эффективности капитальных затрат и расходов на текущее обслуживание технологического трубопроводного транспорта, постоянно возрастающие требования к культуре производства и санитарно-гигиенические условия труда ставят на повестку дня вопрос о более широком использовании в народном хозяйстве систем пневматического перемещения различных сыпучих сред.
Пневмотранспортные установки в общем случае состоят из загрузочного устройства, транспортного трубопровода, различного рода их переключателей и фасонных частей, отделителей материала от воздушного потока с пылеуловителями, устройств для подачи воздуха и приборов автоматического управления.
Общеизвестны преимущества пневмотранспортных систем перед другими видами транспортного оборудования. Они просты в устройстве, легко вписываются в технологические процессы, характеризуются высокими санитарно-гигиеническими условиями их эксплуатации, возможностью полной автоматизации. Достоинством пневматического транспортирования сыпучих сред является возможность его использования в сочетании с различными массообменными и технологическими процессами.
К недостаткам пневмотранспорта относят сравнительно высокий удельный расход энергии, износ трубопроводов и других элементов установки. Развитие пневмотранспорта сдерживается также отсутствием в технической литературе достаточно обоснованных и проверенных методов расчета.
В методическом плане наибольшую трудность представляет правильная оценка потерь давления в трубопроводах, обоснованный выбор скорости несущей среды и концентрации аэросмеси, которые в конечном' счете обеспечиваютнаименьший расход электроэнергии при устойчивом транспортировании материала с заданной производительностью и позволяют сделать правильный выбор отдельных элементов и оборудования пневмотранспортных систем.
Поэтому, в научном плане, главное в развитии пневмотранспорта и ею усовершенствовании — это решение комплекса научно-технических .сов по разработке новых и обобщению существующих методов расчета .с> л пневматического транспорта, созданию наиболее эффективных спосо
Решению этой важной народнохозяйственной задачи посвящена данная ,,.н ..ертационная работа, явившаяся логическим итогом исследований и раз-т-чиоток, выполненных автором и под его руководством в период с 1973 по 797 тт. по тематическим планам кафедры “Теплогазоснабжениеи вентиля-ия ’ и Отраслевой научно-исследовательской лаборатории строительной плофизики Белорусской государственной политехнической академии.

Работа непосредственно связана с выполнением республиканских и отраслевых программ, постаноалений министерств и ведомств.
В диссертации, представленной в форме научного доклада, обобщены результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных автором по совершенствованию работы систем пневматического транспорта, включая научную проработку ряда ключевых вопросов, в том числе связанных с проектированием.
Работа носит экспериментально-теоретический характер, состоит из четырех разделов, объединенных единым научным направлением и посвящена решению комплекса задач по совершенствованию методики расчета, проектирования и внедрению систем пневмотранспорта.
Цель и задачи работы. Опираясь на современные теоретические представления механики жидкости и газа, аэро- и гидродинамики двухфазных потоков и экспериментальные исследования процессов пневматического транспортирования и улавливания измельченных материалов, математическое моделирование и численные методы решения задач на ЭВМ, разработать научно-методические основы взаимодействия сыпучих сред с воздушных потоком, оценить режимы их перемещения в элементах систем пневмотранспорта, обобщить закономерности пневматического транспортирования аэросмеси и инерционной, сепарации частиц, и на этой базе предложить принципы расчета пневмотранспортных установок, применяемых в строительном и дорожном производстве.
Для реализации цели необходимо было решить следующие задачи:
— установить закономерности изменения потерь давления при пневмо-транспортированиии с.ыпучих сед по трубопроводам;
— теоретически и экспериментально обосновать составляющие потерь давления в трубопроводах систем пневмотранспорта;
— обосновать предельные концентрации материала в газовом потоке и параметры надежности пневмоперемещения сыпучих сред;
— установить закономерности трогания и взвешивания донных частиц при пневмоперемещении полидисперсных сыпучих сред;
— оценить величины скоростей несущей среды и массовых концентраций, при которых обеспечивается устойчивое транспортирование потока аэросмеси;
— разработать и сформулировать требования к форме поперечного сечения пневмотранспортных трубопроводов, изучить характер распределения скоростей несущей среды и концентраций твердой фазы в трубопроводах некрупной формы;
— провести энергетическую оценку процесса пневмотранспортирования полидисперсных смесей в сегментных трубопроводах;
— разработать математическую модель инерционной сепарации частиц пыли в криволинейном потоке и выполнить ее анализ;
— предложить методические принципы оценки гранулометрического

скорость потока; кг = опо{хо — внутренний и наружный
радиусы криволинейного канала циклона; /— время.
Если коэффициент с подчиняется закономерности (4.11), то

,, 7.)
4 р а й)
(4.17)
И, наконец, в случае изменения с по (4.12)

(»по 0.96- + 0.126{иП0-о„} |1
(1 / ’
1 + 0,126+ 0,0165375- о )
V т
(4.18)
В результате численного анализа было установлено, что формула (4.17) имеет ограниченное применение, так как действительные значения скорости получаются только в случае (ило- ил>0. Из (4.18) следует, что при малых значениях х (и > о ) скорость о при увеличении / т сначала уменьшается, затем при некотором /т достигает значения -ос и меняет знак на обратный. При дальнейшем увеличении 1/х снова резко уменьшается, достигает нулевого значения (квазистационарное состояние) и в случае / х -» со приближается к предельной величине огу = -7,62 у/(1
Обобщая сказанное, заметим, что для определенных условий входа в криволинейный канал различных по свойствам частиц может произойти разрыв функции у = ДЕт) ,что противоречит физике процесса. Что же касается квазистационарного состояния, то в рассматриваемом случае оно проявляется как мгновенный переходной процесс, происходящий в разное время в зависимости от размера частиц и места их входа в криволинейный канал. Установлено, что выражение (4.16) наиболее приемлемо, так как вне зависимости от величины и знака разности од, а также от размерно-плотностных свойств сепарируемых частиц и граничных условий, оно дает решение, отражающее действительный характер процесса инерционной сепарации в криволинейных каналах циклонов.
В зависимости от положения частицы на входе в криволинейный канал решение (4.16) дает положительное или отрицательное значение .и В пределе, когда время /->со, и -» 0 (рис. 3). Практически и~0 уже при 1 = Ют, т.е. чем меньше время релаксации частицы, тем раньше наступает квазистационарное состояние, при котором выделение частиц из потока оценивается только величиной и характером изменения их радиальных