OPORY PRZEPŁYWU TRANSPORTU PNEUMATYCZNEGO MATERIAŁÓW WILGOTNYCH

Transkrypt

1 /39 Soidification of Metas and Aoys, Year 999, Voume, Book No. 39 Krzepnięcie Metai i Stopów, Rok 999, Rocznik, Nr 39 PAN Katowice PL ISSN OPORY PRZEPŁYWU TRANSPORTU PNEUMATYCZNEGO MATERIAŁÓW WILGOTNYCH PIĄTKIEWICZ Z., JANERKA K., SZLUMCZYK H., JEZIERSKI J. Katedra Odewnictwa, Poitechnika Śąska Giwice, u. Towarowa 7, Poand STRESZCZENIE Opracowana metodyka i stanowiska doświadczane transportu pneumatycznego materiałów wigotnych umożiwiły ustaenie zakresu stabiności pracy układów transportowych, uwarunkowanych prędkością przepływu mieszaniny, wysokością spadku ciśnienia i z tym związanym poborem energii. Wyniki pomiarów i obiczeń ujęto w formie zestawień tabicowych i wykresów. Przeprowadzona anaiza statystyczna wyników badań, dostarczyły danych do wyznaczenia bezwymiarowej funkcji współczynnika spadku ciśnienia wynikającego z oporów przepływu badanych materiałów wigotnych.. WPROWADZENIE Specyficzną cechą projektowania przenośników pneumatycznych materiałów wigotnych jest to, że poza znajomością ogónych zasad obiczeń zachodzi konieczność dokładnej znajomości zachowania się materiałów w czasie transportu. Czynnikami, które powodują różne zachowanie się materiału w czasie transportu, poza wiekościami fizykochemicznymi materiału (gęstość, ziarnistość) są: kształt cząstek, wigotność, epkość, zdoność zbijania się w większe bryłki itp. Podstawową przyczyną zakłóceń transportu pneumatycznego materiałów wigotnych (przepływ niestabiny ub zanikający w rurociągu transportowym) jest mała prędkość powietrza transportującego ub wysoka koncentracja transportowa. W stosowanym systemie transportu, cząsteczki materiału wigotnego są unoszone w stanie rozproszonym. Układ nadawczy systemu transportowego materiałów wigotnych najczęściej wyposażony jest w zasiacz komorowy z donym rozładunkiem materiału.

2 04. METODA BADAŃ I POMIARU Badania przeprowadzono na stanowisku doświadczanym rys. [3] składającym się z zasiacza komorowego z donym rozładunkiem materiału o pojemności użytecznej m 3, rurociągu transportowego i urządzenia odbiorczego 3. Rys.. Schemat instaacji doświadczanej transportu pneumatycznego materiałów wigotnych. Badanie każdej inii transportowej wykonanej z rurociągu d n = 80 ub 00 mm, przeprowadzono przy trzech długościach odcinków prostych = 50, 90, 50 m oraz dwóch łukach 90 o (R = 6d n ). Do badań transportu pneumatycznego stosowano masy formierskie i rdzeniowe. Da każdej z wymienionych instaacji i materiału badanego przeprowadzono osobną serię pomiarów. Wyznaczenie charakterystyk doświadczanych transportu pneumatycznego badanych materiałów opiera się na pomiarze następujących wiekości: Natężenia przepływu powietrza zasiającego m, które mierzono za pomocą przepływomierza zwężkowego. Wydatku materiału m c = m/t okreśonego stosunkiem masy materiału w zasiaczu

3 05 komorowym do czasu jego transportu. Ciśnienie średnie powietrza w charakterystycznych przekrojach przepływowych: p z, p k, p p, p k, p k rys. tzn. zasiania instaacji, w przestrzeni wewnętrznej zasiacza komorowego, na początku i na końcu rurociągu transportowego oraz u wotu do łuku pierwszego i drugiego badanej instaacji. Wyniki pomiarów dostarczyły danych do obiczeń następujących wiekości: Rozchodu powietrza na Mg przetransportowanego materiału m000 V V t 0 m c Nm 3 /Mg Jednostkowego spadku ciśnienia powietrza w rurociągu transportowym rys.. p ( p pk) 0 Prędkości powietrza: w, w, w k, w k odpowiednio na początku i na końcu rurociągu transportowego oraz u wotu do łuku pierwszego i drugiego badanej instaacji. Spadki ciśnienia powietrza w dwóch badanych łukach z zaeżności: p k p p p p 0 k Współczynnik spadku ciśnienia powietrza w rurociągu transportowym wywołany oporami przepływu materiału CR wyznaczono ze wzoru doświadczanego Darcjego Weisbacha [], który można zapisać w postaci: p p gr CRzFrw p () w którym: mc m - koncentracja transportowa, w Fr w = - iczba Frouda odniesiona do prędkości powietrza na końcu rurociągu transportowego, gd z pk0 ( p p ) - długość zastępcza (obiczeniowa), g - przyspieszenie ziemskie. k Współczynnik spadku ciśnienia wywołany oporami przepływu powietrza gr przy przepływie burziwym można obiczyć z równania Prandta gr g(re gr ) 0,8 ()

4 06 w którym iczba Reynodsa Re = w d jest odniesiona do prędkości i gęstości powietrza na końcu rurociągu oraz średnicy rurociągu transportowego i współczynnika epkości dynamicznej powietrza. 3. WYNIKI BADAŃ Wyniki pomiarów i obiczeń transportu pneumatycznego badanych materiałów podano w formie wykresów i zestawień tabicowych. Zaeżność rozchodu powietrza oraz koncentracji transportowej od odegłości transportu podano na wykresie rys.. Rys.. Zaeżność rozchodu powietrza oraz koncentracji transportowej od odegłości transportu Zaeżność spadku ciśnienia oraz prędkości powietrza na końcu rurociągu transportowego od odegłości transportu podano na wykresie rys. 3.

5 07 Rys. 3. Zaeżność spadku ciśnienia oraz prędkości powietrza na końcu rurociągu transportowego od odegłości transportu Da przykładu (Tabea.) podano wyniki pomiarów i obiczeń transportu pneumatycznego masy rdzeniowej oejowej.

6 08 Parametry transportu pneumatycznego masy rdzeniowej oejowej Tabea. z m d mm m c kg/s 4,9 7,5 4, 6,4 3,4 5,3 m kg/s 0,8 0,4 0,3 0,46 0,33 0,49 p z p k p 95,3 88,3 46,3 36,0 306, 88,0 p w 4,7 4,5 3,5 3,6,6,5 w 35,9 34,5 38,5 37,8 4,4 40,3 V m 3 /Mg 44, 43,3 56,6 55,6 75,0 7,5 p/ /m,5,4,04,96,69,58 p k 37,5 33,0 58,6 5, p k 0,0 99, 30,0 5,0 59,3 53,0 w k 8,3 7,9 8,0 8, 8, 7,8 w k,5 0,9 4,3 0,3 9,7 9, Frw p k 50,3 48,3 4,7 39,6 3,7 3,0 cr 0,09 0,03 0,09 0,03 0,09 0,03

7 09 4. BEZWYMIAROWA FUNKCJA WSPÓŁCZYNNIKA SPADKU CIŚNIENIA Obiczenia anaityczne transportu pneumatycznego materiałów wigotnych są oparte na wskaźnikach doświadczanych. Całkowity spadek ciśnienia w rurociągu transportowym jest sumą spadku ciśnienia wywołanego przepływem powietrza i materiału p = p g +p c. W uproszczonych obiczeniach równanie spadku ciśnienia w rurociągu transportu pneumatycznego nadciśnieniowego można zapisać w postaci (wzór ) Przeprowadzona anaiza statystyczna wyników badań wiekości przepływowych w oparciu o wzory i, dostarczyły danych do okreśenia zaeżności współczynnika spadku ciśnienia CR od średniej wartości iczby Frouda Fr w. Da badanych mas formierskich i rdzeniowych bezwymiarową funkcję współczynnika spadku ciśnienia wywołanego oporami przepływu materiału okreśa zaeżność CR =, w której: = 0, 0,3 0,87 0,5 d Fr w Frc (3) dc m c m w w - koncentracja transportowa, Fr w = c do średniej prędkości powietrza (da d = const), Fr c = c gd gd - iczba Frouda odniesiona - iczba Frouda odniesiona do średniej prędkości materiału, d i d c - średnice odpowiednio rurociągu i cząstki materiału. 5. WNIOSKI Przeprowadzone badania i rozwiązania urządzeń potwierdziły ekspoatacyjną przydatność transportu pneumatycznego materiałów wigotnych. Doświadczanie wyznaczona bezwymiarowa funkcja współczynnika spadku ciśnienia powietrza wywołanego oporami przepływu materiału, umożiwia projektowanie transportu pneumatycznego badanych materiałów wigotnych w oparciu o kasyczne wzory obiczeniowe. LITERATURA [] Piątkiewicz Z.: Transport pneumatyczny. Poradnik Inżyniera Odewnictwo, tom II, rozdz. XX, Warszawa 986. [] Piątkiewicz Z.: Transport pneumatyczny, Monografia nr 3, Wydawnictwo Poitechniki Śąśkiej, Giwice 999. [3] Piątkiewicz Z. i inni: Transport pneumatyczny mas wigotnych, rdzeniowych i formierskich. Prace badawcze Katedry Odewnictwa Po. Śąskiej, Giwice 974.