Пневматический транспорт

Заказ расчетов по пневмотранспорту от 2000р

Пневматический транспорт осуществляется при помощи движущегося в трубопроводе воздуха, который увлекает перемещаемый сыпучий материал. Перемещаемый материал вводится в трубопровод через загрузочные устройства, захватывается струей движущегося воздуха и транспортируется к месту разгрузки.
В зависимости от концентрации перемещаемого материала в смеси его с воздухом различают пневматический транспорт в разреженной фазе (малая концентрация материала в смеси с воздухом) и пневматический транспорт в плотной фазе (высокая концентрация материала в смеси).
Пневматический транспорт в разреженной фазе осуществляется при таких скоростях воздуха, при которых частицы материала увлекаются вместе с воздухом. В зависимости от размеров частиц и плотности перемещаемого материала применяются скорости воздуха от 8 до 35 м/сек. Концентрация материалов в смеси с воздухом составляет от 1 до 35 кг материала на 1 кг воздуха (обычно 10-25 кг/кг).
На рис. 1 показана схема всасывающей пневматической установки. В трубопроводе 2 создается разрежение и воздух всасывается в него вместе с перемещаемым материалом. Всасывание происходит через приемное сопло 1; далее смесь воздуха с материалом по трубопроводу 2 поступает в разгружатель 5, в котором воздух отделяется от материала, поступающего затем в приемный бункер 6. Разгружатели выполняются в виде циклонов. Из разгружателя воздух поступает в фильтр 4, где от воздуха отделяются частицы материала, неуловленные в разгружателе. Из фильтра воздух отсасывается вакуум-насосом 5, который и создает необходимое разрежение в системе.

Рисунок 1 - Схема всасывающей пневматической установки: 1 - приемное сопло; 2 - трубопровод, 3 - разгружатель; 4 - фильтр; 5 - вакуум-насос; 6 - приемный бункер.

Всасывающие пневматические установки применяются для перемещений материала на расстояние до 100 м из разных мест к одной точке разгрузки. Установки применимы при разрежениях не более 0,5-0,6 ат.

Рисунок 2 - Схема нагнетательной пневматической установки:
1 - компрессор; 2 - трубопроводы; 3 - питатель; 4 - разгружатели; 5 -фильтры; 6 - приемный бункер.

Для перемещения материала на большие расстояния (до 300 м) из одного места по различным направлениям применяют нагнетательные пневматические установки (рис. 2). Компрессор 1 нагнетает воздух в трубопровод 2, в который через спе¬циальный питатель 3 подается перемещаемый материал. Смесь воздуха с материалом по трубопроводу 2 поступает в разгружатель 4, где происходит отделение материала, после чего воздух через фильтр 5 отводится в атмосферу. Избыточное давление воздуха в нагнетательных установках достигает 3 - 4 атм.
Для перемещения материала на большие расстояния из разных мест к одной точке применяют смешанные пневматические установки (рис. 3). Материал засасывается вместе с воздухом через сопло 1 и по трубопроводу 2 поступает в разгружатель 3. Воздух из разгружателя 3 через фильтр 4 всасывается компрессором 5 и нагнетается в трубопровод 6, куда подается материал из разгружателя 3. Далее смесь воздуха с материалом поступает в разгружатель 7, откуда воздух направляется в фильтр 8. Преимущества пневматического транспорта заключаются в простоте, надежности, полной герметичности и компактности установок. Основными их недостатками являются повышенный расход энергии по сравнению с расходом для механического транспорта, а также износ трубопроводов при перемещении истирающих материалов.

Рисунок 3 - Схема смешанной пневматической установки: 1 - приемное сопло; 2 - всасывающий трубопровод; 3, 7 - разгружатели; 4, 8 - фильтры; 5 - компрессор; 6 - нагнетательный трубопровод.

Пневматический транспорт применяется при перемещении сухих порошкообразных и мелкозернистых материалов. Для перемещения влажных, липких и крупнокусковых материалов пневматический транспорт непригоден.
Пневматический транспорт в плотной фазе осуществляется в так называемых пневматических подъемниках при малых скоростях воздуха (менее 10 м/сек) и высоких концентрациях перемешиваемого материала в смеси с воздухом (120 - 250 кг/кг).
На рис. 4 показана схема пневматического подъемника непрерывного действия. Питатель 1 непрерывно подает материал в загрузочную камеру 2, в нижней части которой расположена пористая перегородка 3. Сжатый воздух (избыточное давление 0,5 - 1,5 ат) подается под пористую перегородку. В загрузочной камере материал увлекается воздухом и поступает вместе с ним в транспортный трубопровод 4, по которому передается в разгружатель 5. Пневматические подъемники применяются для перемещения материала на высоту до 25 м (одновременно возможно перемещение материала в горизонтальном направлении). Их основным преимуществом является низкий расход энергии по сравнению с расходом не только для описанных выше пневматических установок, но и для механического транспорта. Для перемещения материалов в вертикальном направлении перспективно применение пневматических подъемников вместо элеваторов.

Рисунок 4 - Пневматический подъемник непрерывного действия:
1 - питатель; 2 - загрузочная камера; 3 - пористая перегородка; 4 - транспортный трубопровод; 5 - разгружатель.

Пневматические транспортные желоба

Пневматический желоб (рис. 5) состоит из двух частей 1 и 2, разделенных по¬ристой плиткой 3, на которой находится перемещаемый материал. В пространстве под плиткой проходит сжатый воздух. Пройдя через плитку, воздух проникает в материал и разрыхляет его Вследствие этого материал становится текучим, подобно жидкости, и перемещается по желобу уже при небольшом угле наклона (но не менее 2,5°). Отработанный воздух выходит в атмосферу через матерчатые фильтры 4, расположенные в верхней части желоба.
Расход воздуха составляет приблизительно 1,5 м3/мин на 1 м3 площади желоба (при давлении 500 мм вод. ст.). Расход энергии в 2-4 раза меньше, чем в винтовых транспортерах,
Пневматические желоба применяются вместо винтовых транспортеров и других устройств для перемещения порошкообразных и мелкозернистых материалов на расстояние до 100 м. Преимущества таких желобов заклю¬чаются в простоте, отсутствии движущихся частей, герметичности и малом расходе энергии. Основным недостатком является невозможность движения материала с подъемом вверх.

Рисунок 5 - Пневматический транспортный желоб: 1 - верхняя часть желоба; 2 – нижняя часть желоба; 3 - пористая плитка; 4 - матерчатый фильтр; 5 - уплотнительная замазка.

Гидравлический транспорт

В установках гидравлического транспорта материал вводится в струю воды, перемещается вместе с ней до места назначения и здесь отделяется от воды. Этот вид транспорта применим только для тех материалов, которые не подвергаются изменениям под действием воды.
В низконапорных гидравлических установках материал смывается водой низкого давления (до 5 ат) и смесь материала с водой движется самотеком по открытым каналам.
В высоконапорных установках вода подается под давлением 25-60 ат и смесь материала с водой перемещается по трубам под избыточным давлением 1,5-7 ат. В этих установках можно перемещать материал на расстоя¬ние свыше 1 км.
В смешанных установках материал перемещается в пределах цеха по открытым каналам, из которых подается затем в высоконапорную установку для передачи на большое расстояние.

Движение псевдоожиженного слоя

За последние годы все большее распространение в химической технологии получают так называемые процессы в кипящем слое. При проведении таких процессов мелкораздробленные твердые частицы находятся в восходящем потоке газа как бы в кипящем, или псевдоожиженном, состоянии. Многие процессы (горение, теплообмен, сушка, адсорбция), протекающие с участием твердой фазы в псевдоожиженном состоянии, сильно ускоряются.
При небольшой скорости газа слой твердых частиц, через который проходит газ, неподвижен (рис. 6а) и движение газа характеризуется закономерностями, рассмотренными в предыдущем, 12 разделе данной главы. С увеличением скорости газа высота слоя твердых частиц начинает возрастать, и когда ско¬рость газа достигает критической величины, при которой сопротивление слоя становится равным его весу, слой твердых частиц приобретает текучесть и переходит в псевдоожиженное состояние. При этом твердые частицы интенсивно движутся в потоке газа и весь слой движущихся частиц напоминает кипящую жид¬кость, отделенную резко выраженной поверхностью от газа, прошедшего кипящий слой (рис. 6б). В случае увеличения скорости газа до некоторой новой критической величины, когда сила гидравлического сопротивления частицы становится равной ее весу, твердые частицы начинают уноситься потоком газа (рис. 6в). Аналогичные явления наблюдаются и в том случае, если слой твердых частиц находится в потоке капельной жидкости и последовательно происходят описанные выше изменения скорости движения этой жидкости.

Рисунок 6 - Движение газа в слое твердых частиц: в - неподвижный слой; б - кипящий (псевдоожиженный) слой; в - унос твердых частиц газом.

На рис. 7 показано изменение сопротивления слоя твердых частиц в зависимости от скорости потока о>о- В области, характеризуемой неподвижным слоем (участок АВ], сопротивление слоя изменяется в соответствии с уравнением (6-106). Участок ВС соответствует кипящему слою и характеризуется постоянным, не зависящим от скорости сопротивлением. На участке СО, соответствующем уносу частиц потоком, сопротивление снова возрастает с увели¬чением скорости.

Рисунок 7 - Зависимость сопротивления слоя твердых частиц от фиктивной скорости газа.

Фиктивная скорость ?0?, соответствующая переходу неподвижного слоя в состояние псевдоожижения, называется скоростью псевдоожижения, фиктивная скорость ?0?? соответствующая началу уноса частиц, - скоростью уноса.
?= ? 0/?0?
Отношение рабочей скорости ?0 к скорости псевдоожижения называется числом псевдоожижения и характеризует интенсивность перемешивания частиц в кипящем (псевдоожиженном) cлое. Опытами установлено, что наиболее интенсивное перемешивание соответствует ? = 2. При дальнейшем возрастании величины со слой частиц становится неоднородным: происходит прорыв крупных пузырей газа через слой (рис. 8а) и начинается интенсивное выбрасывание частиц над поверхностью слоя. Пузыри газа могут увеличиваться в объеме и заполнять все сече¬ние аппарата. При этом кипящий слой переходит в режимt так называемого поршневого псевдоожижения (рис. 8б); слой разделяется на отдельные части газовыми «пробками», часть слоя, находящаяся над «пробкой», подбрасывается вверх, пузырь газа прорывается и происходит большой выброс твердых частиц. Развитию такого процесса способствует увеличение размеров частиц, повышение скорости газа и уменьшение диаметра аппарата. Режим поршневого псевдоожижения является нежелательным, так как приводит к колебаниям сопротивления кипящего слоя и ухудшению равномерности контакта между газом и твердыми частицами.

Рисунок 8 - Неравномерное псевдоожижение: а - прорыв газовых пузырей; б - поршневое псевдоожижение.