Исследование процесса пневмозагрузки сыпучих материалов в бункерные хранилища

При изучении процессов сушки  и активного вентилирования сыпучих  материалов в бункере клапан 7 опускается ниже уровня материала. Затем включается воздуходувная машина 1 при включенном либо отключенном калорифере 21 в  зависимости от процесса. Воздух поступает  в распределительный трубопровод 6 и, проходя отверстия жалюзийных решеток, пронизывает толщу материала  в поперечно-горизонтальном направлении, собирается в перфорированном трубопроводе 10, и транспортируется по разгрузочному транспортному трубопроводу 13 в разгрузитель 14, а затем выбрасывается наружу.

Необходимо также отметить, что данная установка позволяет  ускорить оперативное обслуживание бункеров, так как все три операции (загрузка, вентилирование, выгрузка) осуществляется с помощью одного вентилятора  и единой системы пневмопроводов.

На данный момент на разработанной  экспериментальной установке были определены потери давления в распределительном  трубопроводе 5, перфорированном воздухопроводе 9,  которые затем будут использованы при расчете пневмотранспортных установок, при этом определялись скорости воздушного потока, концентрация аэросмеси, конструктивные параметры распределительного и перфорированного воздухопроводов и т.д.

3.1.2 Измерительные  приборы и литература

При проведении исследований на экспериментальной установке  в основном определяли давление, скорость несущей среды, а также концентрацию и производительность.

Для определения скорости несущей среды и смеси материала  с воздухом применяли микроманометры ММН-240 с пневмометрическими трубками Пито-Прандтля, дифманометры ДТ-50.

3.1.3  Методика проведения опытов

Скорость воздуха на экспериментальной  установке измеряли с помощью  пневмометрической трубки в нагнетательном воздухопроводе.

Массовую расходную концентрацию сыпучих материалов определяли расчетным  путем по производительности установки  G и подаче воздуха Q:

 

,                                                              (22)

где -  плотность воздуха, кг/м³;

       -  подача воздуха, м³/с;

       -  производительность установки, кг/с.

Производительность регулировали с помощью протарированной задвижки, установленной между емкостью и шлюзовым затвором.

Расход воздуха регулировали задвижкой, установленной на всасывающем  патрубке вентилятора.

Производительность установки  определяли по следующей формуле

,                                                               (23)

           где   -  масса материала в бункере, кг;

                     -  время загрузки, с. 

 На экспериментальной  установке производительность регулировали  с помощью протарированной задвижки, установленной на выпускном патрубке бункера.

Потери давления аэросмеси определяли по общепринятым методикам испытания пневмотранспортных установок как разницу полных давлений в начале ив конце участка распределительного материалопровода. При этом статические давления измеряли с помощью микроманометров ММН-240, соединенных резиновыми шлангами со штуцерами (датчиками давления); динамические давления измеряли микроманометрами с помощью пневмометрических трубок и резиновых шлангов.

Для оценки гидравлических характеристик распределительных  материалопроводов, применявшихся в опытах, была проведена серия опытов по определению потерь давления при движении чистого воздуха и аэросмеси.

3.1.4 Результаты  экспериментальных исследований

• Влияние скорости воздушного потока на потери давления

Потери давления аэросмеси в зависимости от скорости воздушного потока приведены на рисунке 6.

 

 1 G=0 - для сплошного материалопрово

2 G=0 - для распределительного материалопровода;

3 G=0,11 кг/с- для сплошного материалопровода;

4 G=0,11 кг/с- для распределительного материалопровода.

Рисунок 6 –Зависимость удельных потерь давления

от скорости воздушного потока

 

Анализ полученных зависимостей показывает, что потери давления аэросмеси при увеличении скорости воздушного потока возрастают по параболической кривой, причем чем выше производительность установки тем больше потери давления. По сравнению со сплошным материалопроводом потери давления в распределительном материалопроводе несколько выше.

Нижний предел скорости воздушного потока при транспортировании аэросмеси определяется границей завала, т. е. Такой скоростью, ниже которой транспортирование невозможно. Верхний предел скорости определяется прочностными характеристиками исследуемого материала, в данном случае гранулированного полистирола.

• Влияние концентрации аэросмеси

Удельные потери давления с увеличением концентрации аэросмеси возрастают по нелинейной зависимости (рис. 7).

а

б

 

а – в сплошном материалопроводе;

               б – в распределительном материалопроводе.

     1-

=18 м/с; 2- =24 м/с; 3- =30 м/с.

Рисунок 7 – Зависимость  удельных потерь давления от концентрации μ

 

Это согласуется с данными  Г.Ф. Зуева [5], который показал, что  для сплошных материалопроводов (при = 1,5 и более) условие прямой пропорциональности между величиной потерь давления и концентрацией не сохраняется.

В дальнейшем при проведении экспериментальных исследований будет  определяться зависимость производительности загрузки бункера  от высоты распределительного материалопровода. Эти исследования будут проведены для подтверждения теоретических положений.

 

Заключение

Полученные в работе теоретические  исследования показывают, что с помощью  одного вентилятора и единой системы  пневмопроводов можно проводить три технологических операции: загрузку сыпучих материалов в бункеры, активное вентилирование и выгрузку, при этом значительно снижается время загрузки и повышается производительность. В результате проведенных исследований получена формула, позволяющая определить производительность пневмотранспортной установки в начальный период загрузки бункера сыпучим материалом. Показано, что эффективное регулирование производительности загрузки путем изменения частоты вращения шлюзового затвора можно осуществить с помощью предложенной нами электрической схемы. Установлен механизм регулирования частоты вращения шлюзового затвора. Показано, что при увеличении регулировочного сопротивления R_рег частота n_o остается постоянной, а изменение частоты вращения Δn увеличивается.

В дальнейшем следует продолжить проведение экспериментальных  исследований на разработанной и изготовленной  на кафедре машины и аппараты пищевых  производств экспериментальной  установке.

Исследования должны быть направлены на подтверждение теоретических  данных по снижению времени загрузки бункеров, а также для определения  потерь давления аэросмеси и чистого воздуха в новых распределительных, телескопических материалопроводах, перфорированных воздуховодах и в выгрузном патрубке бункера. Полученные экспериментальные данные будут использованы при разработке методики инженерного расчета новой пневмотанспортной установки.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Казанцев В.В., Ривкин М.Б. Об оптимальных режимах горизонтального пневмотранспорта в плотной фазе // И.Ф.Ж.- 1978.- т.34.- №3.-С.417-421.
2. Володин Н.П. Справочник по аспирационным и пневмотранспортным установкам. – М. : Колос, 1984. – 182 с.
3. А.С. СССР № 1648868, МПК4  В 65 G 53/00 «Устройство для пневматического транспортирования и хранения сыпучих материалов» Чиркин В.П., опубл.15.01.1991. бюл. № 18.
4. Гавриленко В.В., Тарасевич Д.В. Разработка лабораторной аэрозоль-транспортной установки для загрузки бункеров // Машины и аппараты пищевых производств: Тез. Докл. Науч. Конф.-Могилев, 2002. – с.14.
5. Зуев Ф.Г. Пневматическое транспортирование на зерноперерабатывающих предприятиях. – М. : Колос, 1976. – 344 с.
6. Уколов В.С., Бибик В.И.  Исследование процесса вентилирования зерна в силосе элеватора при поперечно-горизонтальном продувании // Элеваторная промышленность. – 1979. Вып.3. – с.1-10.
7. Стародубцева А.И., Паньшина Н.И. Практикум по хранению зерна.- М.: Колос, 1976.-256 с.
8. Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практикум) : Учеб. пособие/Бородюк В.П., Вощинин А.П., Иванов А.З. и др. Под редакцией Г.К. Круга.- М.: Высшая школа, 1983.-216 с.

 

 

 

 

 

ОТЗЫВ НАУЧНОГО РУКОВОДИТЕЛЯ

 

на студенческую научную  работу «Исследование процессов  загрузки, вентилирования и выгрузки сыпучих материалов в бункерах»

 

Работа А.Н. Булко посвящена разработке нового способа загрузки бункеров с использованием телескопических и распределительных материалопроводов. При этом показано,что данные материалопроводы можно использовать как для проведения активного вентилирования, так и для выгрузки зерновых материалов из бункеров. На данном этапе автором проведены теоретические исследования, показывающие эффективность загрузки бункеров новым способом, В результате проведенных исследований получена формула, позволяющая определить производительность пневмотранспортной установки в начальный период загрузки бункера сыпучим материалом. Показано, что эффективное регулирование производительности загрузки путем изменения частоты вращения шлюзового затвора можно осуществить с помощью предложенной нами электрической схемы. Установлен механизм регулирования частоты вращения шлюзового затвора. Показано, что при увеличении регулировочного сопротивления R_рег частота n_o остается постоянной, а изменение частоты вращения Δn увеличивается. Изготовлена экспериментальная установка с замкнутым циклом, что позволит автору работы подтвердить теоретические разработки и определить потери давления на новых участках пневмопроводов. Автором получены экспериментальные данные по потерям давления аэросмеси в распределительных материалопроводах в зависимости от скорости несущей среды и массовой расходной концентрации.

Работа имеет  научную и практическую значимость при решении задач на пути совершенствования  процессов загрузки, хранения и выгрузки сыпучих материалов в бункерах.