Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет − УПИ»
В.А. Низов, С.Ф. Катышев
РАСЧЕТ МАТЕРИАЛОПРОВОДОВ В ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой «Технология неорганических веществ» Научный редактор: проф., д-р техн. наук В.Н. Десятник Методические указания к практическим занятиям по курсу «Основы проектирования и оборудование» для студентов дневной формы обучения направления 654900 – химическая технология неорганических веществ и материалов специальности 250200 – химическая технология неорганических веществ.
© ГОУ ВПО УГТУ−УПИ, 2005
Екатеринбург 2005
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....................................................................................................................... 3 1. Гидравлический расчет трубопроводов, транспортирующих однофазную жидкость ....................................................................................................................... 3 2. Расчет простого газопровода ................................................................................. 7 3. Оценочный расчет пневмотранспорта .................................................................. 9 4. Конвейеры ленточные........................................................................................... 15 5. Конвейеры скребковые ......................................................................................... 17 6. Элеваторы ковшовые. Выбор элементной базы................................................. 18 Библиографический список...................................................................................... 20
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 2 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
ВВЕДЕНИЕ Подавляющее большинство крупномасштабных технологий неорганических веществ и близких к ним производств химико-металлургического профиля реализуют от 1 до 5 собственно химических реакций и соответствующее им количество типов «реакторов». В то же время номенклатура «аппаратов», предназначенных для подготовки и изменения физических свойств продуктов, представлена значительно шире. Базовый курс процессов и аппаратов химической технологии в основном и предназначен для освоения именно этого класса оборудования. Арсенал «машин», коммуникаций различного назначения в действующих технологических схемах еще более представителен. В инженерной практике эксплуатации действующих производств, при проектировании новых технологических схем, разработке нестандартного оборудования, львиная доля решаемых задач относится именно к этому классу оборудования. Настоящее методическое пособие преследует собой цель вооружить будущих технологов основополагающими приемами подготовки исходных данных для проектирования вновь создаваемых, подлежащих реконструкции производств или совершенствования действующих схем в рамках взаимодействия технологов с вспомогательными службами предприятий. 1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ОДНОФАЗНУЮ ЖИДКОСТЬ При движении жидкости по трубопроводу происходит потеря давления по его длине, вызываемая гидравлическими сопротивлениями. Величина потерь давления (напора) зависит от диаметра трубопровода, состояния стенок его внутренней поверхности, количества перекачиваемой жидкости и ее физических свойств. Зависимость между путевой потерей напора и расходом жидкости hпп = ƒ(Q) принято называть характеристикой трубопровода. Гидравлический расчет трубопроводов при движении по ним однофазных жидкостей сводится обычно к определению внутреннего диаметра D, начального давления pн или пропускной способности Qж по известным формулам общей гидравлики. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 3 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
За основу гидравлических расчетов трубопроводов принимается уравнение Бернулли:
(z
) (
)
+ p1 ρg + α 1 υ1 / 2 g − z 2 + p 2 ρg + α 2 υ 2 2 g = hпл . 2
1
2
Каждое выражение в скобках определяет запас полной механической энергии в соответствующем сечении, отнесенный к единице массы жидкости. Первый член z – выражает потенциальную энергию положения жидкости, имеет размерность длины и называется геометрическим напором. Второй член p/ρg (частное от давления на произведение плотности и ускорение свободного падения) выражает потенциальную энергию давления жидкости и так же имеет размерность длины. Часто эту характеристику называют пьезометрическим или статическим напором. Третий член αυ2/2g выражает удельную кинетическую энергию движущейся жидкости при скорости υ и называется скоростным или динамическим напором с размерностью длины. Коэффициенты Кориолиса α, которые в практических расчетах для турбулентного движения принимаются равными единице. Для реальной жидкости, обладающей вязкостными свойствами эта разность hпп равна потерянному напору или путевым потерям, которые иначе называют потерей напора на трение. Потерю напора на преодоление трения по длине трубопровода круглого сечения при установившемся режиме течения определяют по формуле ДарсиВейсбаха:
h = λL / Dυ / 2 g или ∆p = λL / D υ / 2ρ , 2
2
где ∆р – перепад давления, обусловленный трением; λ – коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от режима движения жидкости и относительной шероховатости стенки трубы λ = ƒ(Re,ε) (ε = 2е/D). Режим движения жидкости в трубопроводе характеризуется критерием Рейнольдса, определяемым из формулы:
Re = υD / v = 4Q / πDv = 4Qρ / πDµ . Если течение жидкости в трубе ламинарное Re ≤ 2320, то, по Стоксу, коэффициент гидравлического сопротивления определяется линейным уравнением λ = 64/Re. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 4 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
При турбулентном течении жидкости для определения λ используется целый ряд эмпирических формул. Область турбулентного течения жидкости подразделяют на три зоны: 1 гидравлически гладких труб, когда потеря на трение, а следовательно, и коэффициент гидравлического сопротивления, не зависят от внутренней шероховатости трубы Re ≤ 105. Можно рекомендовать формулу Блаузиса: λ = 0,3164/ 4√Re; 2 переходную зону (смешанного трения), когда λ зависит от режима течения жидкости и шероховатости. Наибольшее распространение получили формулы, предложенные Исаевым:
1/
[
λ = −1,8 l g ( k э / 3, 7 D )
1,11
+ 6,8 / Re
]
и Альтшулем [1]:
λ = 0,11( k э / D + 68 / Re )
0 ,25
,
где kэ – эквивалентная шероховатость е/D; 3 гидравлически шероховатых труб (квадратичного трения), когда λ зависит только от шероховатости трубы и не зависит от режима течения жидкости. Эта зона иногда называется автомодельной зоной, когда λ для труб с одинаковой шероховатостью равен постоянной величине. В этом случае λ практически не зависит от Re (вязкости) и его определяют по формуле, предложенной Никурадзе: λ = 1/ [1, 74 − 2 lg ε ] . 2
Потери напора можно определять также по обобщенной формуле Лейбензона, которая получается следующим образом. Если среднюю скорость течения жидкости выразить через объемный расход жидкости и живое сечение потока υ = 4Q/πD2 и подставить ее в формулу потерь напора на трение с учетом формулы для выражения критерия Рейнольдса, то получим формулу Лейбензона:
hтр = βQ
2−m
m
v 1/ gD
5− m
,
где β = A/2(4/π)2-m. Для определения перепада давления, обусловленного трением формула примет вид:
∆p = βQ 2− m v m lp / D 5− m . ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 5 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
Значения А = 64, m = 1 – для ламинарного течения жидкости; А = 0,3164, m = 0,25 – для турбулентного течения жидкости; m = 0, А = 0,11 (kэ/D)0,25 – для квадратичного закона трения. На линейной части трубопровода могут быть задвижки, клапаны, повороты – местные сопротивления. В большинстве случаев местные сопротивления определяют по эквивалентной длине прямолинейного участка или учитывают в коэффициентах потери напора [3]. При расчетах простых трубопроводов, транспортирующих однофазную жидкость, возникают 3 типа задач. 1-ая задача – определение пропускной способности Q при заданных величинах диаметра (D) и длины (L) трубопровода, физических свойств перекачиваемой жидкости (ρ и ν), геометрических отметках начала и конца трубопровода и перепада давления или напора. Задаются несколькими произвольными значениями расхода жидкости, после чего определяют линейные скорости потока. Для каждой из линейных скоростей рассчитывают значение Рейнольдса и соответственно коэффициенты сопротивления [5]. Подставляя все известные данные в формулу путевых потерь, находят для данного расхода потери напора в трубопроводе и строят по найденным величинам зависимость Hi =ƒ(Qi): 100 Напор H м
80 60 40 20 0 0
1
2
3
4
5
Расход ж идкости Q м3/с
Рис.1. Определение производительности трубопровода по заданному напору жидкости
После этого по заданному напору находят искомую производительность трубопровода. При решении этой задачи за заданный напор из уравнения Бернулли принимают разность значений удельной потенциальной энергии (∆z и ∆р):
H 0 = ∆z + ∆p / ρg , пренебрегая при этом скоростным напором в виду его малости. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 6 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
2-ая задача – определение необходимого начального напора Н1 или давления при заданных величинах: конечного напора Н2 или давления р2, длины трубопровода l, физических свойств перекачиваемой жидкости, диаметра трубопровода, разности геометрических высот и количества перекачиваемой жидкости. По известным диаметру трубопровода и расходу жидкости рассчитывают критерий Рейнольдса и далее λ, затем решают уравнение Лейбензона относительно искомого начального давления. Задача 3-ья – определение диаметра трубопровода, способного пропустить заданный расход при тех же известных величинах, что и для первых двух случаев. Задача, как и в первом случае, решается от обратного графоаналитическим методом, определяют соответствующие им потери напора и строят зависимость H = ƒ(D). Необходимый диаметр трубопровода определяют по кривой при заданном напоре.
Напор Н, м
100 80 60 40 20 0 0
50
100
150
200
250
Диаметр трубопровода D, мм
Рис.2. Определение диаметра трубопровода для требуемой производительности при заданном напоре
2. РАСЧЕТ ПРОСТОГО ГАЗОПРОВОДА При движении газа по трубопроводу происходит значительное падение давления по длине в результате преодоления гидравлических сопротивлений. В этих условиях плотность газа уменьшается, а скорость газа увеличивается. Установившееся изотермическое движение газа в газопроводе описывается системой трех уравнений: 1) уравнением движения (Бернулли):
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 7 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
dp gρ
+υ
dυ 2g
dx
+ dz + λ
D
υ / 2g = 0 ; 2
2) уравнением состояния:
p = ρzRгТ ; 3) уравнением баланса количества газа или массового расхода: G = ρυS = const . Первый член – потенциальная энергия давления газа, второй – удельная кинетическая энергия движущегося газа, третий – энергия положения, четвертый – потерянный напор. При выводе формул для расчета газопровода вторым и третьим членом пренебрегают, т.е. считают, что увеличения линейных скоростей в газопроводе не происходит и газопровод проложен горизонтально [5]. При указанных допущениях уравнение движения может быть записано как
−
dp gρ
dx
=λ
D
υ / 2g . 2
Определяя из уравнения массового расхода и подставляя ее в последнее уравнение, получим:
−
dp gρ
=λ
dx D
G / 2 gS ρ . 2
2
2
Умножим левую и правую части на ρ2, получим:
−ρdp = λ
dx
2
2
G / 2S .
D Подставив в последнее выражение вместо ρ его значение из уравнения состояния, получим: −ρdp / zRгТ = λ
dx
2
2
G / 2S .
D Возьмем интеграл от данного уравнения в пределах от начального давления до конечного в газопроводе длиной от 0 до L: P2
−1/ zRгТ ∫ pdp = λG / 2 S 2
p1
L
2
∫ dx . 0
Вместо площади подставляем ее значение, получаем окончательно: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 8 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
( p1 − p 2 ) / 2 zRгT = λ (16G L ) / 2 π D . 2
2
2
2
5
Относительно G:
G = πD / 4 ( p1 − p2 ) D / λ zRгTL . 2
2
2
Последние являются основой для расчета массового расхода газа по трубопроводу. Объемный расход газа Q = G/ρ может быть выражен следующим образом:
Q = k0 D
5/2
( p1 − p2 ) / λ∆zTL , 2
2
где k0 = π 4 1 ρ R . При стандартных условиях для воздуха:
P = ρ = 1, 205 кг/м3, R = R0 / М В = 8314,3 / 28,96 = 287,1 . Коэффициент гидравлического сопротивления при течении газа по газопроводу рекомендуется определять по формуле: λ = 0, 067 (158 / Re + 2 k э / D ) , 0 ,2
где kэ – эквивалентная шероховатость труб. Выбор λ для гладкостенных труб – первое слагаемое. При квадратичном режиме течения λ не зависит от Рейнольдса. При необходимости, среднее давление в газопроводе определяют по формуле:
(
Pcр = 2 / 3 р1 + р2
2
(р
1
)
+ р2 ) ,
где р1 и р2 – давление в начале и в конце газопровода. 3. ОЦЕНОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПНЕВМОТРАНСПОРТА Производительность Gм – количество транспортируемого материала в единицу времени. Расход транспортирующего газа Gг (кг/ч, кг/с) или объемных Qг (м3/ч, м3/с). Удельный расход газа q (м3/т) на тонну транспортируемого материала. Расходная концентрация массовая материала µ (кг/кг) определяется из выражения µ = Gм/Gг. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 9 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
Масса материала в единице длины транспортного трубопровода qм (кг/м) – смысл массовой линейной скорости в трубопроводе qм = Gм/υ. Масса газа в единице длины транспортного трубопровода qг (кг/м) – смысл массовой линейной скорости газа qг = Gг/υг. Истинная массовая концентрация смеси в трубопроводе µи (кг/кг):
ми = qм qг = Gм Gг (х г /х) = м(х г х) . Последнее выражение показывает, что истинная концентрация всегда больше расходной из-за наличия трения материала о стенки трубопровода. Кроме того, в местах, где материал имеет пониженную скорость, происходит локальное увеличение концентрации, повышается вероятность образования пробки. Наконец масса материала в единице объема трубопровода (кг/м3) – смысл плотности смеси в движении:
с мо = qм / S = dGм / Sdx = Gм / S υ = µ (х г /х)с г . При движении частицы шаровой формы в спокойной газовой среде действуют следующие силы: сила тяжести: Ft =
πd
3
6
сила Архимеда: Fа =
πd
счg ; 3
сгg ; 6 сила аэродинамического сопротивления частицы, определяемая по
формуле Ньютона: R =
λS ч х
2
сг . 2 Величина подъемной силы (Архимеда) в газовой среде пропорциональна соотношению плотностей, влиянием этой силы для практических расчетов можно пренебречь. При установившемся движении Ft = R, откуда:
υ=
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
4с ч gd 3лс г
.
стр. 10 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
При встречном потоке газа, когда скорость частицы равна нулю, справедливо условие υ ≈ υ В , и, следовательно, Ft = R или которого υ В =
4с М gd 3лс г
πd 6
3
смg = λ
πd 4
2
υВ 2
⋅
2
с г , из
.
Коэффициент сопротивления зависит от критерия Re и формы частиц: Re ≤ 1; λ = 24/Re – закон Стокса, в диапазоне 1–500; λ = 24/Re (1 + 0,158 Re2/3) – переходная область 105–500; λ ≈ 0.44 – закон Ньютона – автомодельная область для частиц d > 1·10-3 м. Итак, в вертикальном или горизонтальном потоках сила аэродинамического воздействия газа на частицу зависит от относительной скорости обтекания и определяется из выражения:
R=
λS ч ( х г − х ) 2
2
сг .
При пневматической транспортировке твердых частиц различают два вида потока: а) с равномерным распределением частиц; б) при расслаивании смеси материала с воздухом. При установившемся режиме с равномерным распределением частиц по сечению несущая сила потока газа должна компенсировать силы, препятствующие движению.
dx
dTм
υг
dR
D
υ
dFgβ
dFg
Рис.3. Силы, действующие на материал в трубопроводе ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 11 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
В сторону движения материала действует сила, передаваемая от газового потока скоплению материала dR, в противоположную сторону действует сила сопротивления dTм, обусловленная соударениями частиц о стенки, и сила трения, обусловленная весом материала. В установившемся режиме справедливо уравнение:
dR − dTМ − dFgβ = 0 . Для силы dTм касательное напряжение между стенкой трубы и потоком материала с равномерным распределением частиц по сечению трубопровода принимается пропорциональным силе инерции масс частиц, аналогично зависимости при течении чистого газа [6, 8]:
λ υ с М0 *
tМ =
2
,
8
где λ* – коэффициент сопротивления, зависящий от свойств транспортируемого материала и стенки трубы; * 2 GМ λ υ dGМ ⎛ λ*υ2с М0 ⎞ dTМ = πDdxtМ = ⎜ ⎟ ⋅ πDdx = S υ = 2 D ; 8 ⎝ ⎠
β = sin α + f cos α , где α – угол наклона трубопровода,
ƒ – коэффициент трения скольжения материала по трубе. Для вертикальных трубопроводов – 1, для горизонтальных – ƒ. Подставим в уравнение баланса сил его составляющие и после соответствующих преобразований получим:
(υ
− υ) − 2
г
λ
*
2 gD
( υυ ) В
2
− βυ В = 0 . 2
Это уравнение пригодно для определения скорости газа при известной скорости материала [2]. Суммарное падение сопротивления при установившемся движении смеси газа с материалом может быть представлено в конечном счете:
⎛
∆Рсм = ∆Рг ⎜ 1 +
⎝
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
л М GМ ⋅ л г Gг
⎞ ⎟, ⎠ стр. 12 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
где λ М = λ
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
*
υ υг
+
2β gD
.
υυг
Из последнего уравнения следует, что коэффициент сопротивления λм растет с увеличением трения скольжения материала и с увеличением диаметра трубопровода. Он же уменьшается с увеличением скорости газа и с уменьшением скорости витания частиц материала, так как при этом увеличивается отношение υ/υг. Если последние уравнения разрешить относительно Gм при постоянстве соотношения скоростей и материала по длине трубопровода, получим: ∆Рсм − А1Gг
2
GМ =
где А1 =
8λLпр π D ρгср 2
5
8λ Lпр *
В1 =
π D ρгср 2
5
В1Gг + ( С1 / Gг )
,
;
(υ / υ ) ; г
С1 = gβLпрρгср ⋅ ( υг / υ ) . Это же уравнение, разрешенное относительно ∆Pсм может быть представлено, как
∆Рсм = А1Gг + В1Gм Gг + С1 ⋅ 2
Gм Gг
.
Вид полученных уравнений при их графической интерпретации представлен на рис.4, 5.
Потери давления
а
б
б
а
Gr опт Массовый расход газа
Рис.4. Зависимость потерь давления от расхода газа при различной подаче материала ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 13 из 21
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
Расход материала Gм
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Gг опт Расход газа Gr
Рис.5. Зависимость производительности от расхода газа при постоянном давлении в транспортном трубопроводе
Область рабочих режимов пневмотранспорта расположена в сторону больших значений расхода транспортного газа. Точка перегиба соответствует минимуму затрат. Область меньших – режим транспорта с расслоением смеси. Задачей расчета является определение ∆Рmin и соответствующего ему оптимального расхода газа Gг опт для заданного производительности по материалу Gм. Продифференцируем выражение для ∆Р по Gг и приравняем к нулю:
1 2
Gг
=
2 А1 Gг В ⋅ + 1. С1 GМ С1
значение функции
Представленное уравнение может быть решено графически. На рис.6 показано решение уравнения в общем виде. Точка пересечения графиков двух функций дает значение Gг опт, которое может быть использовано для определения минимальных потерь давления и выбора насосных агрегатов.
2АGrC/С1 +В/С1 2 1/Gr
Gr опт
массовый расход газа
Рис.6. Графическое решение уравнения для определения оптимального расхода газа
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 14 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
Таблица 1 Значения λ* для некоторых материалов Материал
Крупность частиц, мм
пшеница
3,3–3,9
уголь
3,0–5,0
уголь
0,142
Материал трубопровода
λ*
сталь алюминий медь сталь алюминий медь
0,0024 0,0032 0,0030 0,0019 0,0007 0,0012
сталь
0,0020 0,0034 0,0040 0,0019 0,0072 0,0182 0,0310 0,036
кокс
4,5–5,0
кварц
3,0–5,0
корборунд
3,0
сталь алюминий медь сталь алюминий медь алюминий
зола ТЭЦ
0,142
сталь
0,004
цемент
–
сталь
0,0065
глинозем
0,1
сталь
0,0055
4. КОНВЕЙЕРЫ ЛЕНТОЧНЫЕ Расчет ленточных конвейеров включает определение допустимого угла наклона, скорости и ширины ленты. Различные схемы сечений насыпного грунта и основные типы роликоопор представлены на рис.7. Считается, что для предотвращения осыпания материала груз располагается на ленте слоем шириной b = 0,9; B–0,05. Необходимая ширина ленты для заданной производительности вычисляется по эмпирической формуле:
⎛ Gp ⎞ K υγ н + 0, 05 ⎟ , ⎜ C ⎟ ⎝ ⎠
B = 1,1⎜
где Gр – расчетная производительность, т/ч; С – коэффициент, зависящий от формы ленты [7], представленный в табл.2; ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 15 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
К – коэффициент, учитывающий зависимость производительности от угла подъема конвейера; γн – насыпная масса материала, т/м3.
а
б
в ϕ
ϕ
β b ϕ B b b
B
B
Рис.7. Сечение насыпного груза на плоской (а) и желобчатой (б, в) лентах
Таблица 2 Коэффициент площади поперечного сечения (С) груза на ленте Тип роликоопоры
Угол наклона боковых роликов
легкая
средняя
малая
0 20 30 45 60
158 393 480 580 582
240 470 550 633 620
328 550 625 692 662
прямая желобчатая трехроликовая
Подвижность частиц груза
Зависимость загрузочного коэффициента (К) от угла подъема транспортера представлена в табл.3. Таблица 3 Зависимость загрузочного коэффициента (К) от угла наклона ленты Угол подъема
до 10
12
14
16
18
20
Коэффициент, К
1,0
0,97
0,95
0,92
0,89
0,85
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 16 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
Скорость ленты выбирается исходя из опыта проектировщика в пределах 0,8–2,5 м/с. При расчете необходимо учесть неравномерность загрузки транспортного узла. 5. КОНВЕЙЕРЫ СКРЕБКОВЫЕ Расчетная схема скребкового конвейера со сплошными скребками представлена на рис.8.
h
Рис.8. Схема скребкового конвейера со сплошными скребками и расположение насыпного груза
Скорость движения скребков рекомендуют задавать в пределах 0,1– 0,63 м/с, соотношение ширины и высоты скребка (Kh = В/h) в пределах 2,4–4,5. Отношение объема груза на участке между скребками к геометрическому объему этого участка характеризуется коэффициентом заполнения ϕ, который для легкосыпучих материалов равен 0,5–0,6, для плохосыпучих кусковых материалов 0,7–0,8. Уменьшение объема груза перед скребками зависит от угла наклона конвейера и учитывается введением поправочного коэффициента С (С ≤1 ), значения которого приведены в [4]. Таблица 4 Средние значения коэффициента, учитывающие угол наклона конвейера Угол наклона конвейера
Характеристика материала
0
10
20
30
35
40
Легкосыпучий
1
0,85
0,65
0,5
–
–
Кусковой
1
1
1
0,75
0,6
0,5
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 17 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
Производительность рассчитывается по формуле:
G = F υϕC = Bж bж υϕС , где F – площадь сечения груза в желобе, м2; Bж – ширина желоба, м; bж – высота желоба, м. Ширина желоба может быть определена из соотношения:
К hG
Bж =
3600
ϕC υγ н .
Выбор типа скребка, количество тяговых цепей, шаг звеньев цепи выбираются для конкретных условий в соответствие с [4] и ГОСТ 588-74. 6. ЭЛЕВАТОРЫ КОВШОВЫЕ. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ Расчетная схема элеватора представлена на рис.9. В соответствие с ГОСТ 2036-77 выбирается тип элеватора. Необходимый объем ковша определяется, как близкий к Vk = GS / 3,5υϕγ н . Для цепного элеватора, с учетом динамического усилия, наибольшее тяговое усилие (Fрн, м) в набегающей на приводной вал цепи определяем по формуле:
Fрн =
К н ( Fнаб + Fдин )
, 2 где Кн – коэффициент неравномерности распределения усилий (см. табл.5). Таблица 5 Значения коэффициента неравномерности распределения усилий Кн Тип элеватора
Расчетная производительность, т/ч
ленточный
одноцепной
двухцепной
до 10
0,6
1,1
–
10–25
0,25
0,8
1,2
25–50
0,45
0,6
1,0
50–100
0,4
0,5
0,8
более 100
0,35
–
0,6
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 18 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
привод
Н
Рис.9. Расчетная схема элеватора и диаграмма напряжений
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 19 из 21
Низов В.А., Катышев С.Ф.
Расчет материалопроводов в технологии неорганических веществ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления / А.Д. Альтшуль. – М. : Недра, 1970. 2. Барский М.Д. Пневмотранспорт, пылеулавливание и сепарация / М.Д. Барский, Б.С. Дроздов, В.И. Павлов. – Свердловск : Изд-во УПИ, 1979. 3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик – М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1960. 4. Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов подъемнотранспортных машин : изд 2-е перераб. и доп. / А.В. Кузьмин, Ф.Л. Марон. – Минск : Вышейшая школа, 1983. 5. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды : изд. 2-е перераб. и доп. / Г.С. Лутошкин. – М. : Недра, 1979. 6. Мушелькнауц Е. Теоретические и экспериментальные исследования потерь давления в трубопроводах пневматического транспорта с учетом влияния трения и веса транспортируемого материала : перевод № 25716/2 / Е. Мушелькнауц. – М. : ВИНИТИ, 1962. 7. Спиваковский А.О. Транспортирующие машины : А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. – М. : Машиностроение, 1983.
изд.
3-е
/
8. Урбан Я. Пневматический транспорт : перевод с чешского / Я. Урбан. – М. : Недра, 1967.
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ – 2005
стр. 20 из 21
Учебное электронное текстовое издание
Низов Василий Александрович Катышев Сергей Филиппович
РАСЧЕТ МАТЕРИАЛОПРОВОДОВ В ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Редактор Компьютерная верстка
Л.Д. Селедкова А.А. Гребенщикова
Рекомендовано РИС ГОУ ВПО УГТУ-УПИ Разрешен к публикации 23.11.05 Электронный формат – PDF Формат 60×90 1/8 Издательство ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 e-mail:
[email protected] Информационный портал ГОУ ВПО УГТУ-УПИ http://www.ustu.ru
