TRANSPORTUL PNEUMATIC Transportul pneumatic al materialelor granulare i pulverulente se realizeaz prin antrenarea

particulelor acestora de ctre un curent de aer. Pentru ca acest lucru s fie posibil trebuie ca viteza curentului de aer s fie mai mare dect viteza de plutire a particulelor de material. Viteza de plutire Micarea dup vertical a unei particule care se afl n aer se realizeaz sub aciunea urmtoarelor fore: fora de greutate, fora ascensional i rezistena aerului. Toate aceste fore au aceeai dreapt suport, i anume, direcia de micare a particulei dup vertical. Forele ascensional i de rezisten a aerului au acelai sens, contrar sensului forei de greutate a particulelor.

Expresiile acestor fore sunt : - greutatea particulei:

gVgmG pppp (1) unde pm este masa particulei; pV - volumul acesteia; p - densitatea intrinsec a materialului particulei; g acceleraia gravitaiei. - fora ascensional

gVF apa (2) unde a este densitatea aerului. - rezistena aerului:

2

2p

fpfv

cAR (3) unde pv este viteza particulei; pA - aria proieciei particulei pe planul normal la direcia de curgere a fluidului; c coeficientul rezistenei aerodinamice. Deoarece pa (de exemplu densitatea aerului la temperatura ta = 20 0C are valoarea

32,1 mkga , iar densitatea intrinsec a nisipului valoarea 32500 mkgp ), fora ascensional poate neglijat n raport cu fora de greutate.

Cnd forele fp RG , i fac echilibru, rezultanta acestora este nul: 0 fp RG (4)

i particula se deplaseaz n aer cu vitez constant. innd seama de expresiile (1), (3) i rezolvnd ecuaia (4) n raport cu vp, se obine: g

AV

cv

a

p

p

pp

2 (5)

Pentru particule sferice 6/dV 3p , 4/dA 2p , d3/2A/V pp , n care d este diametrul particulei, i relaia (5) capt forma: dg

cv

a

pp

134 (6)

Coeficientul rezistenei aerodinamice c depinde de forma particulelor, de poziia lor n raport cu direcia de micare, de regimul de curgere al aerului (caracterizat prin criteriul Reynolds) etc. i este determinat de o dependen Refc stabilit experimental.

Pentru regimul de curgere laminar (Stokes) al aerului, caracterizat prin 2Re10 4 , dependena Refc are forma:

Re24c (7)

unde criteriul Reynolds este definit de relaia:

f

fs dvRe (8)

( f este vscozitatea dinamic a fluidului). Pentru regimul laminar de curgere (domeniul Stokes), innd seama de relaiile (7) i (8), expresia (6) capt forma:

smdgvf

pp / 18

1 2

(9)

Dac se creeaz un curent ascendent de aer cu o vitez oarecare va, atunci pot exista urmtoarele cazuri:

pa vv - particula cade n curentul ascendent de aer (sedimenteaz) cu viteza sedimentare aps vvv ;

pa vv - particula plutete n curentul ascendent de aer, viteza corespunztoare fiind viteza de plutire applutire vvv ;

pa vv - particula este antrenat de curentul ascendent de aer cu viteza de transport pat vvv . Primul caz corespunde sedimentrii particulelor solide n cmpul gravitaional de fore, iar ultimul

caz transportului pneumatic al particulelor solide. Relaia (9) determin, prin urmare, viteza de plutire a particulelor cu dimensiunea d. Pentru a

realiza transportul pneumatic al unui material care are dimensiunile particulelor cuprinse n spectrul granulometric 0dmax= d se va utiliza un curent de aer cu viteza plutirepa vvv , viteza de transport fiind

pat vvv . Instalaii de transport pneumatic Instalaiile transport pneumatic se utilizeaz pentru transportul prin conduct al materialelor pulverulente i granulare uscate, care curg uor (necoezive): ciment, praf de crbune, nisip, cereale etc. Ele prezint o serie de avantaje: - posibilitatea realizrii unui traseu spaial complex, dup cum este necesar, cu poriuni orizontale, verticale sau nclinate; - traseul de transportul fiind nchis etan, se evit pierderile de material i degajrile de praf n mediul nconjurtor; - posibilitatea prelurii materialelor din diferite puncte i a transportrii lor n diferite alte puncte; n acelai timp cu transportul materialul poate suporta i unele operaii fizice: uscare, nclzire, rcire etc. - construcie relativ simpl, exploatare i mentenan puin costisitoare, costuri de investiie relativ reduse; - posibilitatea automatizrii complete a procesului de transport.

Dezavantajele instalaiilor de transport pneumatic: - consum specific ridicat de energie (de 1015 ori mai mare dect al altor transportoare); - uzur ridicat a elementelor componente ale traseului de transport (conducte, coturi etc.), ndeosebi n cazul transportrii materialelor abrazive; - necesitatea desprfuirii aerului utilizat, nainte de evacuarea lui n atmosfer.

n figura 1 sunt prezentate schemele de principiu ale principalelor tipuri de instalaii de transport pneumatic.

La instalaiile de transport pneumatic prin aspiraie depresiunea realizat nu poate avea valori mai mari 0,40,5 bari, pentru a reduce aspirarea de aer fals care perturb procesul de transport i sporind, n acelai timp, consumului de energie al instalaiei. Deoarece depresiunea necesar funcionrii este limitat, lungimea traseului de transport nu poate avea valori prea mari. Acest tip de instalaie se utilizeaz atunci cnd trebuie s se transporte materialul din mai multe locuri ntr-un singur loc. De asemenea, acest tip de instalaiile prin aspiraie sunt utilizate i pentru nlturarea prafului (desprfuirea) produs de funcionarea diferitelor echipamente (concasoare, mori, ciururi etc.), a prafului produs n halele industriale sau la diverse puncte sau locuri de munc etc.

La instalaiile care lucreaz prin refulare suprapresiunea poate avea valori destul de mari (pn la 6 bari) i de aceea performanele acestora sunt deosebite:

- Debit: pn la 300 t/h;

- Lungimea traseului de transport: pn la 2000 m; - Diferena de nivel: pn la 100m. Acest tip de instalaii se utilizeaz atunci cnd se distribuie materialul dintr-un singur punct n mai

multe puncte. Instalaiile de transport pneumatic combinate permit strngerea materialului din mai multe puncte

i distribuirea acestora n mai multe puncte, dup necesiti.

Fig. 1. Instalaii de transport pneumatic (scheme de principiu).

A prin aspiraie; 2 prin refulare; 3 combinat; 1 sorb; 2 conducta de transport; 3 separator; 4 nchiztor celular; 5- filtru pentru desprfuirea aerului; 6 exhaustor; 7 compresor

pentru producerea aerului comprimat; 8 rezervor-tampon pentru aer comprimat; 9 dispozitiv pentru nlturarea umiditii din aerul comprimat; 10 alimentator.

Instalaiile de transport pneumatic au n componena lor (v. fig. 2, 3): - Echipamentul pentru producerea aerului sub presiune; - Dispozitivele pentru alimentarea materialului n instalaie; - Reeaua (conducta) de transport; - Echipamentul pentru separarea materialului din curentul de aer dup ce acesta a ajuns la destinaie; - Echipamentul pentru desprfuirea aerului n vederea evacurii acestuia n atmosfer; - Dispozitive auxiliare (de siguran, de control etc.).

Schema constructiv a instalaiei de transport pneumatic prin aspiraie este prezentat n figura 2, iar acelei prin refulare, n figura 3.

Fig. 2. Instalaie de transport pneumatic prin refulare.

1 ventilator; 2 - dispozitivul de alimentare a materialului; 3 conducta de transport ; 4 dispozitiv pentru separarea materialului din curentul de aer; A alimentarea materialului; B alimentarea aerului;

C evacuarea aerului; D evacuarea materialului ajuns la destinaie.

Fig. 3. Instalaie de transport pneumatic prin refulare.

1 ventilator; 2 - dispozitivul de alimentare a materialului; 3 conducta de transport; 4 dispozitiv pentru separarea materialului din curentul de aer ; A alimentarea materialului ; B alimentarea

aerului; C evacuarea aerului; D evacuarea materialului ajuns la destinaie. Echipamentul pentru producerea aerului sub presiune

Pentru producerea aerului sub presiune, necesar transportrii materialului, se utilizeaz: - ventilatoare de joas presiune (pentru valori ale presiunii mai mici de 1000 Pa (100 mm H2O)); - ventilatoare de presiune medie (pentru valori ale presiunii mai mici de 3000 Pa (300 mm H2O)); - ventilatoare de presiune nalt (pentru valori ale presiunii mai mici de 15000 Pa (1500 mm H2O)); - compresoare (cu piston, rotative, cu melc etc.) (pentru valori ale presiunii care deesc15000 Pa (1500 mm H2O)). Dispozitive pentru alimentarea materialului n instalaia de transport pneumatic

Construcia dispozitivelor de alimentare a materialului n instalaiile de transport pneumatic depinde de tipul acestora. Dispozitivele cele mai utilizate pentru alimentarea materialului n instalaia cu aspiraie sunt sorbul i alimentatorul celular. Construcia dispozitivelor utilizate pentru introducerea materialului n instalaiile care lucreaz prin refulare nu trebuie s permit trecerea aerului sub presiune din conducta de transport n plnia de alimentare a materialului. Aceast cerin este ndeplinit de o serie de tipuri constructive de asemenea dispozitive (cu melc, cu camer, cu ejector, celulare etc.), care au la baz diferite principii de funcionare.

Dispozitive de alimentare cu sorb

Sorbul (v. fig. 4) este realizat din dou tuburi concentrice coaxiale 1 i 2, ntre care sunt plasate plcuele distaniere 3. Aerul de transport aspirat prin spaiul dintre cele dou tuburi concentrice i schimb direcia, atunci cnd ajunge la captul tubului exterior i, antrennd materialul pulverulent, formeaz amestecul de aer i material, care ptrunde apoi n instalaia de transport.

Sorbul se utilizeaz pentru alimentarea n instalaiile de transport pneumatic prin aspiraie a diferitelor materiale: pulverulente (ciment, praf de crbune etc.), granulare, n buci mici, a cerealelor etc. Din cauza dificultilor n manevrarea sorbului diametrul tubului interior al acestuia se limiteaz la valoarea de 100150 mm.

Fig. 4. Dispozitiv de alimentare cu sorb.

1 tub interior; 2 tub exterior; 3 plcue distaniere; 4 record (tub) flexibil; 5 mner; A intrarea aerului; B ieirea amestecului de aer i material.

Alimentatorul celular

Acest dispozitiv de alimentare (fig. 5) const dintr-un tambur compartimentat, prin perei radiali, ntr-un numr 312 celule (sectoare).

Fig. 5. Alimentator celular.

1 - tambur cu celule; 2 - carcas; 3 buncr; 4 conducta de transport. Tamburul este amplasat ntr-o carcas nchis (etan), rezemat pe lagre cu rulmeni i este

antrenat n micare de rotaie (cu o turaie de 2060 rot/min) de ctre un motor electric prin intermediul unei transmisii cu curele trapezoidale i a unui reductor de turaie melcat.

Aceste alimentatoare se utilizeaz pentru materiale prfoase, pulverulente, granulare i chiar pentru materiale n buci de mrime mic, dar cu duritate redus (pentru a se putea sfrma uor atunci cnd sunt prinse ntre rotor i carcas).

n cazul materialelor cu coeziune mare (grafit, negru de fum, talc etc.) se utilizeaz alimentatoare la care tamburul este prevzut cu alveole (buzunare puin adnci) care permit golirea complet i lesnicioas a materialului din acestea. Pentru ca materialul s se desprind mult mai uor din alveole, n interiorul tamburului 1, se introduc cteva bile 2 care, prin rotirea tamburului, se rostogolesc lovind pereii acestuia (v. fig. 6).

Fig. 6. Tambur de alimentare cu alveole.

1 tambur cu alveole; 2 bile de oel.

Aceste alimentatoare sunt frecvent utilizate pentru alimentarea instalaiilor de transport pneumatic deoarece realizeaz o dozare precis, evit impurificarea atmosferei prin degajri de praf, datorit construciei etane, i asigur etanarea ntre conducta de transport (aflat sub presiune sau depresiune) i buncrul de alimentare (aflat la presiunea atmosferic).

Debitul masic al alimentatorului celular se determin cu relaia (v. fig. 7): nzlAnzVnVQ tm 11 kg/s

n care Vt este volumul tamburului, m3; V1 volumul unei celule, m3; A1 aria seciunii transversale a unei celule (aria suprafeei haurate din figura 9.37), m2; l lungimea acesteia, m; z numrul celulelor; - densitatea aparent a materialului, kg/m3; n turaia rotorului, rot/min; 8.0 - coeficient de debit.

Fig. 7. Rotor cu celule (schem de calcul).

Volumul tamburului se determin cu relaia: sldDzldDV bbt 224 m3 unde, n afar de mrimile cunoscute, db este diametrul butucului n care sunt fixate paletele, m; s grosimea acestora, m. Alimentatorul cu melc (Fuller)

Alimentatoarele de acest tip se utilizeaz pentru alimentarea materialului n instalaiile de transport pneumatic care lucreaz prin refulare. Deoarece aceste instalaii lucreaz la valori mari ale presiunii aerului de transport, este necesar ca presiunea acestuia s nu se transmit n buncrul n care se gsete materialul ce urmeaz a fi transportat. Acest lucru se realizeaz plasnd ntre buncr i conducta de transport un alimentator cu melc de construcie adecvat (v. fig. 8).

Materialul din buncr ajunge, prin plnia 1, n alimentator care l transport n camera de amestec 2 . Aici se formeaz amestecul de aer i material care ptrunde apoi n conducta de transport pneumatic.

Alimentatorul este format, n principal, din melcul 3 care se rotete n cilindrul 4, antrenat fiind de ctre un motor electric, cuplat direct. Melcul are pasul variabil, micorndu-se n sensul deplasrii materialului de la valoarea p = D, pn la valoarea p = (0,650,55)D (D diametrul melcului), i se rotete cu o turaie de pn la 1000 rot/min. Pe lng transportul materialului n lungul cilindrului, melcul realizeaz, datorit pasului care se micoreaz, i ndesarea acestuia. ndesarea materialului este necesar pentru a se evita ptrunderea aerului comprimat din camera de amestec 2, prin cilindru, n buncr. Gradul de ndesare al materialului de ctre melc se regleaz cu ajutorul clapetei basculante 5, apsat pe captul cilindrului 4 de ctre o prghie cu contragreuti. Clapeta 5 are i rolul de a nchide cilindrul 4, prevenind ptrunderea aerului comprimat n buncr atunci cnd n alimentator nu se mai gsete material. n partea inferioar a camerei de amestec se gsete un numr de 1015 ajutaje, dispuse pe dou rnduri. Prin acestea se alimenteaz aerul comprimat cu presiunea de 1,82,5 bar, necesar realizrii transportului pneumatic al materialului. La ieirea din ajutaje viteza aerului trebuie s fie de 120150 m/s pentru a dezintegra materialul compactat, alimentat de ctre melc n camera de amestec. Amestecul de aer i material intr, n continuare, n conducta instalaiei de transport pneumatic.

Pentru a preveni ptrunderea particulelor de material i prafului n lagrele cu rulmeni ale melcului, n carcasa acestora se creeaz suprapresiune prin introducerea de aer comprimat.

Pentru a reduce uzura cuplului melc-cilindru, suprafaa activ a spirelor melcului se cementeaz sau se placheaz cu metale dure, rezistente la uzura prin abraziune, iar cilindrul se protejeaz la interior cu o cma din font albit sau oel clit, rezistent, de asemenea, la abraziune.

Fig. 8. Alimentator cu melc pentru instalaiile de transport pneumatic care lucreaz prin refulare.

1-plnia de alimentare; 2- camera de amestec; 3- melc; 4- carcasa (cilindrul) melcului; 5-clapet basculant; 6- ajutaje pentru aer comprimat;

7- etanarea lagrelor melcului. Aceste alimentatoare se utilizeaz pentru alimentarea cimentului i a altor materiale pulverulente

uscate a cror granulaie nu depete 500 m , asigurnd debite de 80160 t/h. Dezavantajele majore ale acestor alimentatoare constau n uzura intens a cuplului melc-cilindru

i n consumul specific de energie ridicat (1,41,7 kWh/t). Debitul masic al alimentatorului cu melc se determin cu relaia:

aam knspdDQ 224601 kg/s n care D este diametrul melcului, m; ad - diametrul arborelui melcului, m; p pasul spirelor melcului, m; s grosimea acestora, m; - densitatea aparent a materialului, 3mkg ; n turaia melcului, rot/min; 350200 ,,ka - coeficient care ine seama de alunecarea dintre material i spira melcului i de scprile de material (curgerea invers) prin jocul dintre melc i cilindru. Alimentatorul cu camer Acest tip de alimentator (fig. 9) const dintr-un recipient (camer) 1, n care se gsete materialul pulverulent care urmeaz a fi transportat, zona de evacuare i formare a amestecului de aer i material 2 i conducta pentru alimentarea aerului comprimat 4. Materialul este alimentat n recipient prin gura de alimentare dup care aceasta se nchide etan cu ajutorul dispozitivului cu clapet 3. n timpul golirii camera, lucrnd sub presiunea aerului de transport, rmne nchis n tot acest timp.

Materialul evacuat din recipientul 1 este preluat de aerul comprimat alimentat prin conducta 4 i amestecul de aer i material format este introdus n conducta de transport a instalaiei.

Pentru alimentarea continu a instalaiei de transport cu material se utilizeaz dou asemenea camere care funcioneaz succesiv: n timpul n care una dintre camere se golete, cealalt se umple cu material.

Fig. 9. Alimentator cu camer, cu evacuarea materialului pe la partea inferioar.

1 recipient; 2 zona de amestec; 3 dispozitivul de nchidere a gurii de alimentare; 4 . conducta de aer comprimat ; A alimentarea aerului comprimat ; B introducerea amestecului de aer i material

n conducta de transport.

Fig. 10. Alimentator cu camer, cu evacuarea materialului pe la partea inferioar (MLER

TURBOFLOW - Germania). 1 recipient; 2 conducta principal de transport; 3 conducta secundar de transport; 4

elemente de nchidere i reglare; 5 dispozitiv de nchidere a gurii de alimentare; 6 supap de siguran; A alimentarea aerului comprimat ; B curgerea amestecului de aer i material prin traseul

de transport. n cazul n care recipientul este aproape golit exist pericolul ca aerul comprimat s ptrund n

recipient, acesta neputnd s fie complet golit. Pentru a evita aceast situaie recipientul de alimentare trebuie s aib aceeai presiune n zona superioar ca i n zona de evacuare. De aceea se prevede, n acest scop, o conduct de legtur ntre conducta de transport i zona superioar a recipientului de alimentare (fig. 10). De asemenea, pentru a evita obturarea conductei de transport ca urmare a formrii, din diferite cauze, a dopurilor de material, n conducta principal de transport 2 se prevede o conduct suplimentar 3 pentru distribuirea aerului ntr-o serie de puncte plasate echidistant n lungul acesteia (v. detaliul din figura 10).

La alte tipuri de alimentatoare cu camer evacuarea materialului se realizeaz pe la partea superioar a acesteia (fig. 11).

Fig. 11. Alimentator cu camer, cu evacuarea materialului pe la partea inferioar.

1 recipient; 2 gura de alimentare cu material; 3 dispozitivul de nchidere a gurii de alimentare; 4 plci poroase; 5 - conducta de aer comprimat pentru uniformizarea presiunii n camer; 6

conducta de transport. A alimentarea aerului comprimat ; B introducerea amestecului de aer i material n conducta de transport.

Reeaua de transport Reeaua de transport se realizeaz din tronsoane de conduct cu diametrul de 50250 mm, de lungime adecvat, asamblate ntre ele prin diferite metode n funcie de materialul acestora i de cerinele tehnologice (posibilitatea demontrii conductelor deteriorate prin uzura de abraziune, n vederea nlocuirii lor, de exemplu). Pentru instalaiile care lucreaz la valori reduse ale presiunii conductele se realizeaz de regul din tabl de oel cu grosimea de 0,63,0 mm. n cazul presiunilor mari, reeaua de transport se realizeaz din eav tras de oel. n unele situaii se utilizeaz i conducte realizate din materiale plastice. n figura 12 sunt prezentate diferite modaliti de mbinare a tronsoanelor de conduct care compun reeaua de transport.

Fig. 12. Diferite modaliti de mbinare a tronsoanelor conductei de transport.

a prin sudare; b - asamblri cu flane; c, d cu muf; e cu presetup. Asamblarea prin sudare (fig. 12 a) se utilizeaz, de obicei, pentru conductele din oel. Asamblrile cu flane (fig. 12 b) se folosesc att pentru conductele din oel ct i pentr4u cele din alte materiale (materiale plastice, de exemplu). n cazul presiunilor mari se utilizeaz flane cu suprafaa de etanare cu prag i adncitur sau cu canal i pan, pentru a preveni expulzarea garniturii. mbinrile cu muf se folosesc pentru asamblrile conductelor din materiale plastice (fig. 12 c) sau din azbociment (fig. 12 d). n cazul conductelor din font, care se sudeaz cu dificultate, se folosesc mbinrile cu presetup (fig. 12 e). Ca regul general, asamblrile conductelor trebuie s permit demontarea i montarea rapid a tronsoanelor uzate i s evite formarea obstacolelor interioare care conduc la apariia dopurilor de material n timpul transportului. Echipamente pentru separarea materialului din curentul de aer Dup ce a ajuns la destinaie materialul transportat trebuie separat din curentul de aer. n acest scop se utilizeaz diferite echipamente pentru reinerea prafului: separatoare cu icane, cicloane, multicloane, filtre cu saci, etc. Aerul utilizat pentru transport trebuie, de asemenea, s treac printr-o treapt de desprfuire final, nainte de a fi evacuat n atmosfer. n acest scop se utilizeaz de regul, filtre din estur. Elemente privind proiectarea instalaiilor de transport pneumatic

n cazul proiectrii instalaiilor de transport pneumatic trebuie s se cunoasc: - Materialul care urmeaz a fi transportat (natura i caracteristicile acestuia (granulaia, forma particulelor , densitatea intrinsec etc.)); - Debitul de material transportat: Qm t/h (kg/s); - Configuraia geometric a traseului de transport (poziia i lungimea diferitelor tronsoane, coturi, elemente pentru reglare sau nchidere etc.).

Calculul instalaiilor de transport pneumatic se desfoar dup cum urmeaz. - Se stabilesc parametrii aerului utilizat pentru transportarea materialului. n condiii normale aerul se caracterizeaz prin: - densitatea: 3293,1 NN mkg ; - vscozitatea dinamic: sPaN 510753,1 .

Pentru alte valori ale temperaturii, aceste caracteristici se determin cu relaiile: - densitatea: 3m

kgT

TNN ;

- vscozitatea dinamic: sPaTT

TC

TC

N

NN

1

1

unde C = 122 ; KTN 273 - temperatura strii normale ; KtT 273 - temperatura aerului n condiii de lucru (t temperatura aerului n grade Celsius).

n calculul instalaiilor de transport pneumatic se consider valorile densitii aerului corespunztoare urmtoarelor valori ale parametrilor aerului umed:

- Temperatura: ta 20 0C; - Presiunea barometric: pa = pB = 760 mm Hg; - Umiditatea relativ: = 50 %. n aceste condiii aerul are: - Densitatea: 32,1 mkga ; - Vscozitatea dinamic: sPaa 51083,1 ; - Vscozitatea cinematic ( ): sPaa 6109,14 .

- Se definete concentraia materialului n aerul de transport (cantitatea de material care se poate transporta cu 1 kg de aer):

aerkgmatkg

QQc

aa

mm

1 (10) unde Qm este debitul masic de material care trebuie transportat, kg/s; Qa debitul de aer necesar pentru transportarea materialului, m3/s; a densitatea aerului, kg/m3; am QQ - cantitatea de material care se transport cu 1 m3 de aer, kg mat/m3 aer.

Tabelul 1. Valori orientative ale concentraiei materialului n curentul de aer.

Tipul materialului Tipul instalaiei de transport Concentraia cm, kg /kg

Prin aspiraie, simpl, tronsoane orizontale i verticale de lungime limitat

2325

Prin aspiraie, relativ simpl (cu coturi, conducte (furtunuri) flexibile)

1822

Cereale

Prin aspiraie, de construcie complex (cu ramificaii, curbe, poriuni flexibile de lungime mare etc.)

1518

De presiune joas (0,51,0 bari) 2540 Materiale necoezive (care curg uor) de densitate medie (circa 2000 kg/m3)

De presiune medie (1,52,0 bari) 1520

De presiune joas (0,51,0 bari) 3846 De presiune medie (1,52,0 bari) 5060

Materiale necoezive (care curg uor) de densitate mare (peste 2500 kg/m3) De nalt presiune (2,5 bari) 2025 - Se stabilete, fie prin ncercri experimentale fie pe baza datelor rezultate din exploatarea unor instalaii de transport similare, valoarea concentraiei de material n aer (cantitatea de material care se poate transporta cu 1 kg de aer). Concentraia materialului n aer depinde de o serie de factori: natura materialului transportat, tipul instalaiei de transportat i complexitatea traseului acesteia, lungimea traseului de transport etc. Orientativ, valorile concentraiei materialului n aer se pot stabili pe baza datelor din tabelul 1.

Valorile concentraiei materialului n aer, n funcie de tipul instalaiei i de complexitatea i lungimea traseului acesteia se pot stabili pe baza diagramelor din figurile 13 i 14.

Fig. 13. Variaia concentraiei materialului n curentul de aer n funcie de lungimea echivalent

a traseului de transport, pentru instalaiile care lucreaz prin aspiraie.

Fig. 14. Variaia concentraiei materialului n curentul de aer n funcie de lungimea echivalent

a traseului de transport, pentru instalaiile care lucreaz prin refulare. 1 pentru materiale uscate, cu densitate mare (2,53,2 kg/m3); 2 pentru materiale cu

densitatea redus (1,82,5 kg/m3), umiditate mare, puternic abrazive.

- Debitul de aer necesar transportrii materialului:

sm

cQQ

m

ma

3 ; (11)

- Viteza maxim de plutire (innd seama de granulaia materialului) (relaia (9)): smdgv

f

pp / 18

1 2

;

- Viteza curentului de aer necesar pentru transportarea materialului. Pentru cereale: smvv pa 30,125,1 - pentru cm < 1,0 kg mat/kg aer; smvv pa 5,1 - pentru cm < 2,0 kg mat/kg aer; smvv pa 5,20,2 - pentru cm < 1015 kg mat/kg aer. Pentru alte materiale (valori minime):

av = 1418 m/s pentru tala i pulbere de lemn;

av = 2325 m/s pentru achii de lemn nesortate; av = 1012 m/s pentru resturi mrunite din piele i cauciuc. Date orientative pentru adoptarea vitezei necesare transportrii diferitelor materiale sunt prezentate i n tabelul 2.

Tabelul 2. Date orientative pentru adoptarea vitezei necesare transportrii diferitelor materiale.

Materialul Densitatea intrinsec,

kg/m3

Densitatea aparent,

kg/m3

Granulaia, m

Viteza de plutire,

m/s

Viteza de transport*,

m/s Ciment 3200 1,01,2 6086 0,220,34 918 Pulbere de crbune 1400 - 70 0,14 813 Concentrat de apatit 3200 1,7 85102 0,340,53 1020 Sprturi de antracit 1350 - 4400 7,5 2535 Secar 1250 0,725 21500 7,5 2226 Gru 13501450 0,785 2700 9,75 2326 Ghips 2600 0,650,85 86 0,34 918 * - valoarea minim a vitezei se adopt atunci cnd materialul se alimenteaz n instalaia de transport folosind alimentatoare cu camer sau cu melc; - valoarea maxim se adopt pentru trasee de transport de lungime mare. - Diametrul conductei de transport:

4

2dvQA

a

at

, adic:

mvQd

a

a 4 . (12)

- Se calculeaz pierderile de presiune la curgerea amestecului de aer i material prin reeaua de transport. La curgerea aerului prin conducta de transport au loc pierderile de presiune prin frecare i locale. Pierderi de presiune prin frecare

Pierderea de presiune prin frecare, are expresia:

Pavd

lp aech

f 2

2 (13) unde este coeficientul pierderilor de presiune prin frecare; l - lungimea conductei, m; dech diametrul echivalent al seciunii acesteia, m; a - densitatea aerului, kg/m3; w viteza de curgere a a cestuia prin conducta de transport, m/s.

La curgerea aerului curat (fr material) prin conducte metalice, valoarea coeficientului de pierderii prin frecare se poate considera = 0,02. Regimul de curgere fiind turbulent, pentru stabilirea coeficientului de pierderii prin frecare la curgerea aerului curat prin conducte metalice se poate utiliza i relaia:

echd00011,00125,0 (14)

unde dech este diametrul echivalent al conductei, m. n cazul curgerii aerului ncrcat cu materialul pe care trebuie s-l transporte, datorit faptului c

particulele acestuia se ciocnesc att ntre ele ct i cu pereii conductei, pierderea de presiune prin frecare este mai mare. Coeficientul pierderilor de presiune prin frecare, n acest caz, se determin cu relaia: mm ck1 (15) unde cm este concentraia materialului n aer, kg mat/kg aer; k = 0,150,54 este un coeficient care depinde de raportul va /vp (k = 0,35 pentru va /vp = 1,33,0).

Diametrul echivalent al seciunii transversale a conductei de transport pneumatic este definit de relaia: m

PA4d tech (16)

n care At este aria seciunii transversale a conductei prin care curge aerul, m2; P perimetrul udat al seciunii de curgere, m. Diametrul echivalent al seciunii transversale a conductei este funcie de forma acesteia: - pentru canalele cu seciunea transversal circular de diametru d:

dd

4d

4d

2

ech

;

- pentru canalele cu seciunea transversal ptrat de latur a: a

a4a4d

2

ech ; - pentru canalele cu seciunea transversal dreptunghiular cu lungimea a i limea b: ba

baba

badech

22

4 ;

Pierderi de presiune datorit rezistenelor locale n cazul modificrii seciunii transversale a canalului (form, dimensiuni), schimbarea direciei de curgere a gazelor (diferite forme de coturi) sau ntlnirea unor obstacole (clapete pentru reglarea debitului, ubere etc.), la curgerea aerului curat (fr material) apar pierderi locale de presiune a cror mrime este direct proporional cu presiunea dinamic a acestuia: Pavpp aadinl 2

2 (17) unde este coeficientul rezistenei locale ale crui valori depind de rezistena local respectiv.

n cazul curgerii aerului ncrcat cu materialul pe care trebuie s-l transporte coeficientul pierderii locale de presiune este mai mare:

mm c 25,0 (18) unde cm este concentraia de material n aer, kg mat/kg aer. Valori ale coeficientului de rezisten local pentru diferite cazuri frecvent ntlnite n practic sunt prezentate n literatura de specialitate. Pentru comoditatea realizrii calculului, rezistena local se nlocuiete cu un tronson liniar de conduct, cu lungimea lech, care are pierderea de presiune prin frecare egal cu cea a rezistenei locale respective. n literatura de specialitate sunt prezentate lungimile tronsoanelor de conduct echivalente diferitelor rezistene locale. De exemplu, lungimea tronsonului de conduct echivalent unui cot cu seciunea transversal circular, cu unghiul de deschidere (grade) i raza medie de curbur R = (24)d (d diametrul conductei, m) (v. fig. 15 a), are expresia:

m90

d10l 0ech (19)

din care rezult, pentru cotul cu 090 (fig. 15 b):

mdlech 10 . (20)

Fig. 15. Coturi cu seciunea transversal circular. a - cot cu 090 ; b - cot cu 090 .

Valori ale lungimii echivalente a coturilor utilizate n construcia instalaiilor de transport

pneumatic sunt prezentate i n tabelul 3.

Tabelul 3. Lungimi echivalente ale coturilor de 900 din componena traseelor instalaiilor de transport

pneumatic. Valoarea raportului R/d (v. fig. 2b)

4 6 10 20 Tipul materialului

Lungimea echivalent lech, m Pulverulent 48 510 610 810 Granular, uniform - 810 1216 1620 Buci mici, neuniform - - 2835 3845 Buci mari, neuniform - - 6080 7090

Not: valorile inferioare se consider pentru materiale mrunte i viteze mici de transport.

Relaii pentru determinarea lungimii echivalente a diferitelor rezistene locale care intervin n

componena instalaiilor de transport pneumatic prin aspiraie sunt prezentate tabelul 4.

Tabelul 4.

Relaii pentru determinarea lungimii echivalente a diferitelor rezistene locale care intervin n componena instalaiilor de transport pneumatic prin aspiraie.

Rezistena local Lungimea echivalent lech, m Bifurcarea a dou conducte cu acelai diametru dlech 10 Sorb

m

mech c

cdl 4,01150 Descrctor cu cicloane (multiciclon)

m

mech c

cdl 4,01300 Ciclon

mech c

dl 130 Poriune de conduct a descrctorului, de lungime l

mech c

ll Cot pentru descrctor

mech c

dl 15

Tub flexibil de lungime l (fr a se considera curbarea acestuia) llech 2 Not: d diametrul conductei, m; cm - concentraia de material n aer, kg mat/kg aer.

Lungimea echivalent a unui nchiztor-distribuitor cu dou ci are valoarea: lech, -d = 8 m. Lungimea echivalent total a reelei de transport pneumatic:

diechechVHech llllL ,cot, (21) unde Hl este lungimea nsumat a tronsoanelor de conduct orizontale; Vl este lungimea nsumat a

tronsoanelor de conduct o verticale; cot,echl - suma lungimilor echivalente ale coturilor; diechl , - suma lungimilor echivalente ale elementelor de nchidere i reglare a debitului.

n afara pierderilor de presiune datorite frecrii i rezistenelor locale, n instalaiile de transport

pneumatic apar i alte pierderi.

Pierderea de presiune suplimentar pentru ridicare materialului n conductele verticale n cazul micrii ascendente prin tronsoanele de conduct verticale, curentul de aer are o pierdere

suplimentar de presiune pentru ridicarea materialului: Palgcp vamvf , (22) unde cm este concentraia de material n aer (cantitatea de material care se poate transporta cu 1 m3 de aer),kg mat/m3 aer; a - densitatea aerului, kg/m3; lv lungimea tronsonului vertical de conduct, m; g = 9,81 m/s2 acceleraia gravitaiei. Pierderea de presiune datorit accelerrii materialului introdus n curentul de aer

La alimentarea materialului n instalaia de transport se consum energie pentru accelerarea acestuia de la viteza cu care este introdus n instalaie i pn viteza vm pe care o capt n timpul regimului staionar de transport. Considernd c viteza materialului n momentul alimentrii acestuia este nul (caz destul de frecvent ntlnit), atunci pierderea de presiune pentru accelerarea lui este:

Pavcp mamacc 2

2 (23)

unde cm este concentraia de material n aer, kg mat/kg aer; vm viteza de regim a materialului prin conduct, m/s.

Viteza de regim a materialului prin conducta orizontal are valoarea vm = (0,80,9) va (va viteza aerului), m/s, iar prin conducta vertical: vm = va - vp (vp - viteza de plutire), m/s.

Pierderea total de presiune a reelei de transport pneumatic se obine prin nsumarea tuturor pierderilor de presiune prin frecare, locale sau suplimentare:

Palgcvcvd

lckpni

iivam

mam

aaechmt

1,

22

221 (24)

unde 22mam vc este pierderea de presiune pentru accelerarea materialului la alimentarea acestuia n instalaia de transport, Pa ;

ni

iivam lgc

1, - pierderea de presiune pentru ridicarea materialului prin

tronsoanele de conduct verticale, Pa ; echl - lungimea echivalent a reelei de transport (relaia (21)). - Se adopt ventilatorul sau suflanta care asigur circulaia amestecului de aer i material prin reeaua de transport pneumatic.

Debitul pe care trebuie s-l asigure ventilatorul are valoarea: smQQ av

3 . (25) Presiunea pe care trebuie s o asigure ventilatorul:

Pa

vvppp aaararav 2

2,

2, (26)

n care ap este presiunea aerului la gura de aspiraie a ventilatorului, Pa; ep - presiunea gazelor la gura de refulare a ventilatorului, Pa; va,a, va,r viteza aerului la gura de aspiraie, respectiv la cea de refulare a ventilatorului, m/s; a - densitatea a aerului, kg/m3.

n funcie de modul cum funcioneaz instalaia (prin aspiraie sau prin refulare), presiunea la gura de aspiraie sau de refulare a ventilatorului va avea, pentru siguran, valoarea: Papp ta 2,1 sau

Papp tr 2,1 Pentru instalaia care funcioneaz prin aspiraie:

- presiunea la gura de aspiraie a ventilatorului va avea, pentru siguran, valoarea: Papp ta 2,1 ; - presiunea la gura de refulare va fi 0 rp sau, dac refularea aerului se face print-un co de evacuare, va fi egal cu rezistena gazodinamic a acestuia.

Pentru instalaia care funcioneaz prin refulare: - presiunea la gura de refulare a ventilatorului va avea, pentru siguran, valoarea Papp tr 2,1 ; - presiunea la gura de aspiraie a ventilatorului va fi 0 ap sau, dac aspiraia aerului se face printr-o conduct de aduciune, va fi egal cu rezistena gazodinamic a acesteia. - Puterea motorului electric pentru acionarea ventilatorului se determin cu relaia:

tv

vvsmot

pQkN W (27)

unde ks este un coeficient de suprasarcin; v - randamentul ventilatorului; t - randamentul transmisiei acestuia Qv debitul ventilatorului, m3/s; vp - presiunea realizat de acesta, Pa. Coeficientul de suprasarcin are valori n funcie puterea de calcul a motorului ca n tabelul 5.

Tabelul 5. Valori ale coeficientul de suprasarcin ks.

N, kW < 1 2 5 > 5 ks 2 1,5 1,25 1,11,5

Calculul instalaiilor de transport pneumatic de medie i nalt presiune Aceste instalaii lucreaz prin refulare i se caracterizeaz prin valori ale presiunii de 2,55 bari n cazul presiunilor nalte i de 1,33,2 bari n cazul celor medii. Instalaiile de transport pneumatic prin refulare utilizate pentru transportarea diferitelor materiale pulverulente (ciment, praf de crbune etc.) se caracterizeaz prin: - cele la care alimentarea materialului se face folosind alimentatoare cu melc: valori ale concentraiei de praf n aer cm = 22,560,0 i lungimi ale traseului de transport de 100600 m; - cele la care alimentarea materialului se face folosind alimentatoare cu camer: valori ale concentraiei de praf n aer cm = 16,045,0 i lungimi ale traseului de transport de 100600 m. Valorile mai mari ale concentraiei se adopt pentru instalaiile cu lungimi mai mici ale conductei de transport. Pentru transportarea pneumatic a nisipului se folosesc valori cm = 3,020,0. Datorit lungimii mari a conductei de transport aerul nu mai poate fi considerat incompresibil. Atunci cnd conducta are acelai diametru pe toat lungimea ei, variaia presiunii este aproape liniar (proporional cu lungimea); pe msur ce aerul parcurge conducta densitatea lui scade, iar viteza crete n mod corespunztor. n acest caz, se consider n calcule viteza medie de curgere a aerului prin conduct: sm

vvv eaiama 2

,,,

unde va,i este viteza aerului la intrare n conduct, adoptat astfel nct s se realizeze un transport sigur al materialului; va,e - viteza aerului la captul de evacuare al conductei.

De regul pentru transportarea materialelor pulverulente se utilizeaz valoarea va,m = 1025 m/s. Pentru instalaiile de transport prin refulare, cu presiune constant n conduct, viteza aerului la captul de evacuare al acesteia are valori care n funcie de lungimea ei (v. tabelul 6).

Tabelul 6. Valori ale vitezei aerului va,e la captul de evacuare al conductei n funcie de lungimea L a

acesteia, pentru materiale pulverulente (ciment). L, m < 100 150 200 300 400 500 600 700

Va,e, m/s 16,5 19,5 22,5 26 28 30 32 34 Exemplu de calcul Se calculeaz o instalaie care lucreaz prin refulare pentru transportul pneumatic al cimentului, cu urmtoarele caracteristici: - Debitul Qmat = 60 t/h; - Lungimea de transport: lH = 170 m; - nlimea de ridicare: lV = 320 m; - Traseul are patru coturi la 900. - Alimentarea cimentului n instalaia de transport se realizeaz cu un alimentator cu camer.

Se determin: - Se adopt pentru viteza de intrare n conduct valoarea cea mai redus: va,i = 9 m/s. - Se stabilete, pentru lungimea de transport lH = 170 m, viteza aerului la captul de evacuare al conductei (v. tabelul 6): va,e = 21 m/s. - Viteza medie:

smvv

v eaiama 152219

2,,

, . - Se adopt valoarea concentraiei amestecului de aer i ciment: cm = 45 kg mat/kg aer. - Debitul necesar de aer:

h

ms

mcQQ

m

maer

33111031,0

54360060000

.

- Debitul real de aer innd seama de aerul fals aspirat prin neetaneitile instalaiei ( 2,1, fa ): hmsmQQ afara 33,, 133037,031,02,1 . - Diametrul conductei:

mvQ

dma

ra 17,01537,044

,

, . - Lungimea echivalent a traseului de transport: mllllL diechechVHech 2508104321704 ,cot, . - Pierderea de presiune la curgerea aerului curat prin conduct (relaia (13)): Pa

vd

Lp maaecha 38002

152,117,0

250019,02

22,

unde s-a considerat (v. relaia (14)): 019,0

17,000011,00125,000011,00125,0

d .

- Pierderea de presiune la curgerea amestecului de aer i ciment prin conduct (relaia (15)): bariPapckp amam 96.0961403800545,011 unde s-a considerat k = 0,5.

- Pierderea de presiune suplimentar pentru ridicarea cimentului pe tronsonul de conduct vertical: bariPalgcp Vamvf 17,0169503281,92,145, . - Pierderea de presiune n camera de alimentare: barPap acam 1100000lim, . - Pierderea de presiune total, considernd c pierderile de presiune neevaluate reprezint circa 20 % din pierderea total de presiune: bariPapppp acamvfamt 56,225570010000016950961402,12,1 lim,, .

- Se adopt, pentru alimentarea instalaiei de transport cu aer, un compresor cu melc care are caracteristicile: - debitul: Q = 330 m3/h; - presiunea: p = 2,6 bari;

- diametrul: D = 200 mm; - puterea de acionare: N = 75 kW.

Alte echipamente pentru transportul pneumatic al materialelor granulare i pulverulente Instalaie pentru transportul pe vertical al materialelor pulverulente, prin fluidizare (air-lift)

Acest tip de instalaie (fig. 16) se utilizeaz pentru transportul materialelor pulverulente pe vertical cu un debit de pn la 100 t/h, materialul fiind ridicat pn la nlimi de circa 60 m. scema de principiu a acestei instalaii este prezentat n figura 5. Materialul se alimenteaz n recipientul 1, dup care gura de alimentare a acestuia se nchide ermetic. Aerul comprimat intr n camera de distribuie i, trecnd prin placa poroas 3, produce fluidizarea materialului din recipient. Materialul fluidizat ptrunde, sub aciunea jetului de aer comprimat produs de ajutajul 2, n conducta de transport 4, unde se formeaz amestecul de aer i material.

Partea de nceput a conductei 4 este convergent, ceea ce face ca presiunea static a amestecului de aer i material s se transforme n presiune dinamic, imprimnd acestuia viteaza necesar transportului prin conducta vertical 4.

La destinaie, materialul este separat din aerul de transport d ctre separatorul cu icane 5, iar aerul este desprfuit, nainte de a fi evacuat n atmosfer, de ctre un filtru din estur.

Fig. 16. Instalaie air-lift. 1 recipient pentru materialul pulverulent; 2 - conduct de aer comprimat (ajutaj); 3 plac

poroas; 4 conducta de transport; 5 separator pentru separarea materialului din aer; A alimentarea aerului comprimat; B alimentarea recipientului cu material; C evacuarea materialului ajuns la

destinaie; D evacuarea aerului ctre instalaia de desprfuire (filtru).

Rigola pneumatic (fig. 17) const dintr-un jgheab nchis format din prile superioar 1 i inferioar 2, realizate din tabl de oel i asamblate prin uruburi. ntre prile 1 i 2 se gsete peretele despritor 3 realizat din plci de difuziune (plci poroase), din material ceramic, care mparte jgheabul nchis n dou compartimente: superior i inferior. n compartimentul superior, se alimenteaz, din buncrul 10, materialul care trebuie transportat, iar n compartimentul inferior se alimenteaz, cu ajutorul ventilatorului 4, aer sub presiune. Aerul din compartimentul inferior, cu presiunea de 30005000 Pa (300500 mm H2O) trece, prin difuziune, prin plcile poroase ale peretelui despritor 3 n compartimentul superior, producnd fluidizarea materialului.

Stratul de material fluidizat curge foarte uor, datorit greutii proprii, n lungul rigolei aceasta avnd o nclinare de numai 45%. Dup ce materialul a fost fluidizat, aerul iese n atmosfer prin ferestrele 5, dispuse pe toat lungimea rigolei i acoperite cu estur filtrant pentru a evita impurificarea mediului nconjurtor. La alte construcii aceste ferestre lipsesc, aerul fiind evacuat n atmosfer pe la captul rigolei dup ce este desprfuit ntr-un filtru cu saci. Aerul utilizat pentru fluidizare trebuie s fie curat (fr praf) i uscat (deshidratat) deoarece aerul umed i impurificat cu praf produce nfundarea porilor plcilor de difuziune. Pentru aceasta, aerul se trace prin filtrul 6. Petru reinerea umiditii, aerul trece prin aparate de deshidratare care constau dintr-un prim strat filtrant format din turb sau cocs, n care se rein picturile de ap i particulele de praf care nu au fost reinute n filtru, i din al doilea strat format din silicagel sau clorur de calciu, care realizeaz deshidratarea complet.

Fig. 17 . Rigol pneumatic.

1 partea superioar a rigolei; 2- partea inferioar a acesteia; 3 placa de difuziune; 4 ventilator; 5 fereastr acoperit cu pnz filtrant; 6 filtru de aer; 7 motor electric; 8

robinet pentru reglare; 9 tub flexibil; 10 buncr. Cu rigola pneumatic se pot transporta materiale pulverulente care curg uor (ciment, praf de

crbune etc.), uscate. Nu se pot transporta materiale granulare sau materiale pulverulente umede sau care au tendina de a adera de perei (cret, ghips etc.).

Rigolele pneumatice se caracterizeaz prin simplitate n construcie i funcionare, debite ridicate la dimensiuni de gabarit reduse, consum redus de energie, lipsa elementelor n micare care conduce le sporirea siguranei n funcionare.

Plcile de difuziune trebuie s ndeplineasc o serie de cerine: - rezisten mecanic suficient; - s se prelucreze mecanic fr dificulti; - s aib o permeabilitate uniform pe ntreaga suprafa;

- s fie rezistente la aciunea apei i s nu-i modifice caracteristicile cu temperatura materialelor pulverulente transportate.

Pentru nlesnirea naintrii materialului pe planul nclinat format de plcile poroase plane,aceste ase dispun ca n figura 18.

Fig. 18. Dispunerea plcilor poroase n rigola pneumatic.

1 rigol; 2 plci poroase. n construcia rigolelor pneumatice cu seciunea transversal circular se poate utiliza fie plci

poroase plane (fig. 19 a), fie plac poroase de form tubular (fig. 19 b).

Fig. 19. Rigol pneumatic cilindric.

1 conducta de transport; 2 placa poroas.

Plcile de difuziune ceramice au pori cu mrimea de 1060 m i o rezisten de rupere la ncovoiere de 14 MPa.

ntr-o plac poroas ceramic cu limea de 500 mm i grosimea de 20 mm supus ncovoierii de ctre aerul de fluidizare, care are presiunea de 3,0 kPa, apare o tensiune de ncovoiere de 2,8 MPa, iar permeabilitatea acesteia, n aceleai condiii, este de 0,1 m3/ m2s. Debitul masic al rigolei se determin cu relaia:

vhBvAQm kg/s (28) n care A este aria seciunii stratului de material de pe rigol, m2; B limea acesteia, m; h nlimea stratului de material, m; v viteza de naintare a materialului, m/s; - densitatea aparent a materialului n stare afnat, kg/m3; 9,0 - coeficient de umplere.

Viteza de naintare a materialului pe rigola pneumatic se determin cu relaia:

PAiRiv 2020 m/s (29)

n care i = 24% este panta descendent a rigolei; R raza hidraulic a seciunii stratului de material, m; A aria seciunii stratului, m2; P perimetrul udat, m. Perimetrul udat este dat de relaia: hBP 2 unde mrimile care intervin sunt cele utilizate n relaia (28). Viteza medie de naintare a materialului poate fi determinat i cu relaia: tgv 5 m/s (30) n care este unghiul de nclinare al rigolei fa de planul orizontal. Pentru o nclinare i = 4%, viteza are valoarea de aproximativ v = 1 m/s.

nlimea h a stratului de material de pe rigol depinde de limea B a acesteia. Astfel, pentru B = 0,25 m, h = 50 mm, iar pentru B = 0,250,50 m, h = 60 mm.

Consumul de aer al rigolelor pneumatice este mai mare dect cel necesar fluidizrii. Aceasta datorit faptului c, pentru realizarea sigur a fluidizrii i transportului materialului, trebuie s se in seama de pierderile de aer prin neetaneiti i de porozitatea neuniform plcilor pe suprafaa lor. n practic consumul de aer este, pentru rigolele de construcie obinuit, de circa 0,025 m3/m2s, iar pentru construciile ngrijite, cu montarea etan a plcilor de difuziune, de 0,01 m3/m2s. Astfel, pentru exemplificare, transportul cimentului pe o rigol pneumatic cu panta de 4 %, necesit un consum de aer, cu presiunea de 3,05,0 kPa (300500 mm H2O), de 0,0200,025 m3/m2s. Exemplu de calcul privind dimensionarea ciclonului Se realizeaz calculul de dimensionare tehnologic a unui ciclon pentru desprfuirea aerului cu debitul smhmQv

33 8,210000 . Praful din aer se caracterizeaz prin: - densitate intrinsec: 32500 mkgp ; - compoziia granulometric a prafului: 95% din cantitatea de praf are dimensiunile mai mari de mmd 510110 . Aerul supus desprfuirii se caracterizeaz prin: - densitatea: 3225,1 mkgg ; - vscozitatea cinematic: smg 251044,1 . Rezult vscozitatea dinamic a aerului: sPaggggg 55 10765,1225,11044,1

Se determin urmtoarele: - diametrului D0 al tubului de evacuare a gazelor din ciclon:

mvQD

ge

v 77,068,244

0 n care s-a considerat viteza gazelor la evacuarea din ciclon vge = 6,0 m/s. - Limea racordului tangenial de alimentarea a gazelor: m

vkQb

gi

v 28,01828,2

n care s-a considerat viteza gazelor la intrarea n ciclon smvgi /0,18 i 2k . - nlimea seciunii racordului de alimentare: mbka 56,028,02 . - Diametrul ciclonului: mbDD 3,128,0277,020 . - Raza exterioar a ciclonului: mDre 65,02

3,12

. - Raza tubului central de evacuare a gazelor:

mDri 385,0277,0

20 .

- Raza medie de calcul a ciclonului:

mDDrm 52,0477,03,1

40 .

- Viteza periferic medie a gazelor n ciclon: smvv gipm 18 .

- Timpul de sedimentare (n care particula ajunge la peretele ciclonului):

srr

rvdt ie

mpmp

g

55,03

385,0365,0

52,0181

101

250010765,118

331118

33

225

5

33

22

n care s-a considerat dimensiunea limit a particulelor reinute mmd 51010 . - Spaiul parcurs de curentul de gaze pn particula se depune la perete:

mtvs pm 9,955,018 . - Spaiul parcurs de ctre gaze la o singur rotire a lor n ciclon: mrs m 3,3

10cos52,02

cos2

01 .

n care este unghiul de nfurare a elicei care reprezint traiectoria micrii gazelor n ciclon: 010

52,0256,0

2 arctgr

aarctgm

.

- Numrul de rotiri ale gazului pn cnd particula ajunge la peretele ciclonului: 3

3,39,9

1

ssn .

- nlimea prii cilindrice a ciclonului: mnah 93,1356,015,115.1 . Se adopt: h = 2 m. - Diametrul orificiului de evacuare a prafului din ciclon: mDde 2,077,025,025,0 0 - nlimea pii conice (se consider 060 ): mtgtgdDh ec 0,1602

2,03,12

0 . - nlimea total a ciclonului: mhhH c 0,30,10,2 . - Se verific dimensiunea limit a particulei reinute de ctre ciclon:

mm

rrvrn

d iepmmp

g

61063

385,0365,0

1852,01

2500310765,173,1

173,1

633

2

5

332

- Ciclonul este dimensionat corect. Deoarece ciclonul reine particulele cu dimensiunea md 10 care, conform compoziiei granulometrice, sunt n proporie de 95% eficiena desprfuirii va fi %95 .

TEM DE PROIECT Se va proiecta o instalaie de transport pneumatic prin aspiraie avnd

traseul i componena conform schiei din figura 1.

Fig. 1. Schema instalaiei de transport pneumatic.

1 buncr de alimentare; 2 alimentator celular; 3, 7 conducte de transport orizontale; 4, 6 coturi la 90; 5 conduct de transport vertical; 8 ciclon pentru separarea materialului; 9 ventilator; A aspirarea aerului necesar pentru transportarea materialului; B alimentarea materialului care urmeaz a fi transportat; C evacuarea materialului transportat; D - evacuarea aerului utilizat pentru transport.

Datele de proiectare ale instalaiei sunt reprezentate n tabelul 1.

Tabelul 1 Date de proiectare

Materialul transportat

Agentul de transport - aer Nr. crt.

Numele Prenumele l1

m l2 m

l3 m

Tip

Q t/h

mi kg/m3

dp m

t C

p mm Hg

%

a kg/m3

Pas

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Proiectul va cuprinde: A. Memoriul justificativ i de calcul

1 Descrierea instalaiei de transport pneumatic ce urmeaz a fi proiectat, a echipamentelor componente ale acesteia i a rolului lor funcional. 2

Stabilirea parametrilor aerului utilizat ca agent de transport (temperatur, densitate, vscozitate), a materialului transportat (granulaie, densitate) i a concentraiei materialului n gaze.

3 Determinarea vitezei de plutire i a vitezei de transport. Determinarea diametrului conductei de transport. Stabilirea debitului de aer necesar pentru transport.

4 Determinarea rezistenei gazodinamice a reelei de transport. 5 Dimensionarea ciclonului pentru reinerea, la destinaie, a materialului din aer. Determinarea rezistenei gazodinamice a ciclonului. 6 Stabilirea parametrilor de funcionare ai ventilatorului i a puterii necesare acionrii acestuia. Adoptarea ventilatorului.

B. Materialul grafic:

1. Desenul de ansamblu (la scar) al instalaiei. 2. Desenul subansamblului ciclon.

C. Bibliografie (minimal) 1. Gh. Ene, Transport hidraulic i pneumatic, note de curs. 2. Gh. Ene, Ingineria separrii mediilor eterogene, Editura Printech, Bucureti, 2011. 3. Mioara Hapenciuc, Sisteme de transport hidro-pneumatic, Editura fundaiei universitare Dunrea de Jos Galai 2004.