Исследование процесса пневмозагрузки сыпучих материалов в бункерные хранилища

Министерство  образования Республики Беларусь

Учреждение образования 

«Могилевский  государственный университет продовольствия» 

Кафедра «Машины и аппараты пищевых производств»

 

 

 

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

 

Заведующий кафедрой, к.т.н., доцент ____________________ И.М. Кирик

«___» января 2014 г.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ  ПРОЦЕССА ПНЕВМОЗАГРУЗКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В БУНКЕРНЫЕ ХРАНИЛИЩА

 

Магистерская  диссертация

на соискание  степени магистра технических наук

по специальности 

1-36 80 06 Машины, агрегаты  и процессы (пищевая промышленность)

 

Выполнил:

студент магистратуры

Дедков Сергей Александрович                                  ____________________

                                                                                                  (подпись)                                                                                                                                                                                                                                                                 

                                                                                         «___»___________2014 г.

 

Научный руководитель:

Чиркин Валерий  Павлович

кандидат технических наук, доцент                             _____________________

                                                                                                      (подпись)                            

                                                                                           «___»___________2014 г.

 

 

 

 

 

 

 

Могилев 2014

РЕФЕРАТ

Магистерская диссертация 25 страниц, 5 рисунков, 6 источников.

ПНЕВМОТРАНСПОРТ, СЫПУЧИЕ  МАТЕРИАЛЫ, ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ, РАЗРЯЖЕННАЯ  ФАЗА, ПЛОТНАЯ ФАЗА.

Объектом исследования является пневмотраспортная система.

Целью данной работы является изучение существующих способов пневмотранспортировки сыпучих материалов, выбор оптимальных параметров системы для достижения лучшей энерго-эффективности.

В ходе работы были использованы экспериментальные данные, которые  затем были обработаны при помощи численных методов.

Полученные данные рекомендуется  применять на заводах пищевой  промышленности.

 

РЭФЕРАТ

Магістэрская дысертацыя 25 старонак , 5 малюнкаў , 6 крыніц.

ПНЕУМАТРАНПАРТ, СЫПKIЯ МАТЭРЫЯЛЫ, ТРАНСПАРТНЫЯ СIСТЭМЫ, РАЗРАДЖАНАЯ ФАЗА, ШЧЫЛЬНАЯ ФАЗА.

Аб'ектам даследавання з'яўляецца пнеўмотраспортная сістэма.

Мэтай дадзенай працы з'яўляецца вывучэнне існуючых спосабаў пнеўматранспарцiроўкi сыпкіх матэрыялаў , выбар аптымальных параметраў сістэмы для дасягнення лепшай энерга - эфектыўнасці.

У ходзе работы былі выкарыстаны эксперыментальныя данные, якія затым былі апрацаваны пры дапамозе лікавых метадаў.

Атрыманыя данныя рэкамяндуяцца прымяняць на заводах харчовай прамысловасці.

 

ABSTRACT

Master’s degree thesis 25 pages, 5 figures, 6 reference sources.

PNEUMATIC TRANSPORT,  BULK MATERIALS, CONVEYING SYSTEM, DENSE PHASE, DILUTES PHASE.

The object of this research is a pneumatic transport system.

The purpose of this work is to study the existing methods of pneumatic conveying of bulk materials, to select the optimum parameters of the system to achieve better energy efficiency.

During the work experimental data were used, which were then processed using numerical methods.

The obtained  results are encouraged to apply on food industry plants.

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………. 4

1 Способы и устройства для пневматической загрузки бункеров                  5

1. Устройство для активного вентилирования и пневмотранспортирования сыпучих материалов в бункерах
2. Теоретические исследования………………………………………         12

2.1     Обоснование   использования одного вентилятора  и единой системы       пневмопроводов для проведения загрузки, вентилирования и выгрузки сыпучих материалов в бункерах…………………………………….….                               12

2.2 Способы регулировки производительности загрузки бункера                    14

2.3    Определение  эффективности загрузки бункера новым способом.           19

 

3       Методика  и результаты экспериментальных исследований….…           24

 

3.1    Методика экспериментальных исследований………………          …….24

 

3.1.1 Описание экспериментальной установки……………………          25

 

3.1.2 Измерительные приборы и аппаратура………………………         30

 

3.1.3. Методика проведения опытов……………………….……………..        30

 

3.1.4. Результаты экспериментальных  исследований…………………...         31  Заключение…………………………………………………….         34

Список использованных источников……………………...         35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В настоящее время на предприятиях зерноперерабатывающей промышленности для хранения зерновых материалов широко используются бункерные хранилища. Однако эффективность их использования  снижается из-за несовершенства способов загрузки, хранения и выгрузки зерновых материалов. Так, применение существующих способов пневмозагрузки зерновых материалов с высокой и низкой концентрацией  аэросмеси, заключающихся в подаче материала через верх бункера с предварительным выделением в разгрузителе, приводит к снижению производительности загрузки и, как следствие, к увеличению энергозатрат..

Цели и задачи исследования: совершенствование технологических  процессов загрузки, хранения и выгрузки зерновых материалов в бункерах путем  использования для этого единой системы пневмопроводов и одной воздуходувной машины.

Объект и предмет исследования: процессов загрузки, вентилирования и выгрузки сыпучих материалов в  бункерах.

Методы исследования: математико-аналитические  и экспериментальные.

Связь работы с научными программами и темами: общее понятие  транспортировки сыпучих материалов имеет обширные связи во многих областях науки, а применительно в производстве зернопереработке. Оно позволит уменьшить затраты производства, а также сократить время технологического цикла.

 Научная новизна и практическая значимость: процесс загрузки, вентилирования и выгрузки сыпучих материалов в бункерах имеют на данное время большой потенциал для изучения и поэтому играют значительную роль в зерноперерабатывающей промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Способы и  устройства для пневматической  загрузки бункеров

В настоящее время бункерные  хранилища загружаются сыпучим  материалом с помощью механического  или пневматического транспорта. Анализ известных способов пневматической загрузки бункеров показал, что сыпучий  материал перед загрузкой транспортируется по вертикальному материалопроводу, выделяется в отделителе и затем загружается в бункер [1–2]. Недостатком известных способов загрузки является то, что материал, независимо от его количества в бункере, необходимо постоянно поднимать на высоту бункера и отделителя, что приводит к снижению производительности загрузки и, как следствие, к увеличению энергозатрат.

Нами предложен [3–4] новый  способ пневматической загрузки бункеров сыпучим материалом, при котором  сокращается время загрузки, а  также повышается производительность за счет уменьшения потерь давления аэросмеси. Устройство для осуществления этого способа содержит клапан-рассекатель на выходе распределительного телескопического трубопровода. В работе изложен метод регулировки производительности загрузки в зависимости от высоты подъема материала.

Результаты исследований и их обсуждение

На рисунке 1 приведена  схема загрузки бункера известным  способом [1–2]. Сыпучий материал транспортируется по вертикальному материалопроводу 5, выделяется в отделителе 6 и загружается в бункер 7.

С целью снижения времени  загрузки, повышения производительности, путем уменьшения потерь давления аэросмеси, нами предложен новый способ пневматической загрузки бункеров сыпучим материалом с использованием распределительного телескопического трубопровода, размещенного внутри бункера [5].

При выгрузке сыпучего материала  из барж с помощью пневмоперегружателей всасывающе-нагнетательного принципа действия происходит саморегулирование производительности загрузки материала в бункер, т.е. в начале загрузки  бункера, когда телескопический трубопровод находится в собранном виде, из-за уменьшения высоты подъема материала производительность загрузки бункера увеличивается, затем, по мере подъема телескопического трубопровода, производительность загрузки снижается (рисунок 2).

Устройство работает следующим  образом. При включенной воздуходувной  машине 5 пневмоперегружателя сыпучий материал, например, пшеница из баржи 1 по материалопроводу 2 поступает в отделитель 3, выделяется в нем и шлюзовым затвором 6 подается в приемник типа «тройник» 7. Из  «тройника» 7 материал вместе с воздухом движется по телескопическому трубопроводу 8, клапану 9 и загружается в бункер 11. Отработанный воздух выводится через патрубок 10 при открытой задвижке. В данном случае бункер 11 выполняет функцию объемного и инерционного отделителя.

 

1-вентилятор; 2-емкость; 3-шлюзовый  затвор; 4-приемник типа «тройник»; 5-материалопровод; 6-отделитель; 7-бункер.

Рисунок 1 – Схема загрузки бункера традиционным способом

 

В начальный период загрузки бункера 11 сыпучим материалом цилиндрические  патрубки телескопического трубопровода 8 собраны.

1-баржа с сыпучим материалом; 2-материалопроводы; 3-отделитель материала;

4-воздуховоды; 5-воздуходувная  машина; 6-шлюзовый затвор; 7-приемник  типа «тройник»; 8-телескопический  трубопровод; 9-клапан с лебедкой; 10-патрубок с задвижкой для отработанного воздуха; 11-бункер для сыпучего материала; 12-автотранспорт.

Рисунок 2 – Схема загрузки бункера с помощью пневмоперегружателей всасывающее-нагнетательного принципа действия

 

В этот период высота распределительного телескопического трубопровода минимальна, что приводит к снижению в нем  потерь давления аэросмеси (потери давления на подъем материала, потери давления на трение воздуха и материала о стенки патрубков телескопического трубопровода и т. д.) и к увеличению производительности загрузки. Процесс повторяется до полной загрузки бункера 11. В этот период высота телескопического трубопровода максимальна, т.к. его патрубки  полностью выдвинуты. и потери давления аэросмеси в распределительном телескопическом трубопроводе 5 повышаются до максимального значения, а производительность загрузки уменьшается до минимального значения.

Аналогичный процесс происходит при выгрузке муки из автомуковозов  аэрозольтранспортными установками (рисунок 3).

 

1-пористая перегородка; 2-конический  колпак; 3-трубопровод; 4-корпус камерного  питателя; 5-насадок; 6-телескопический  трубопровод с клапаном; 7-бункер; 8-пылевидный мешок.

Рисунок 3 – Схема загрузки бункера аэрозольтранспортными установками

 

Принцип работы установки  заключается в следующем. Сжатый воздух от распределителя компрессорной  станции поступает под пористую перегородку 1 одного из камерных питателей  автомуковоза. Воздух, равномерно распределяясь по всей площади днища, ожижает материал. При достижении давления в камере, равного сопротивлению всей длины материалопровода 3, включая телескопический трубопровод 4, происходит выдавливание в него аэросмеси и дальнейшее ее транспортирование в бункер 7. Очищенный воздух проходит через пылевидный мешок 8 и выбрасывается наружу. Загрузка бункера 7 происходит также, как и загрузка бункера с помощью пневмоперегружателей всасывающее-нагнетательного принципа действия. В начальный период загрузки высота телескопического трубопровода минимальна, поэтому производительность загрузки будет выше производительности в конечный период загрузки. В целом, время загрузки сокращается.

 При выгрузке бункера  с помощью пневмотранспортных  установок нагнетающего принципа  действия (рисунок 4) необходимо производить  регулирование подачи материала  в приемник типа «тройник»:  увеличивать подачу материала  в начальный период загрузки, когда  патрубки телескопического  трубопровода входят один в  другой и постепенно ее уменьшать  с увеличением высоты загрузки (патрубки телескопического трубопровода  полностью выдвинуты).