Расчет и выбор побудителя тяги
Рассчитывают производительность вентилятора, учитывая возможные подсосы воздуха в воздуховодах и пылеуловителе в количестве 10 %, м3/ч:
(1.21)
Полное давление, развиваемое вентилятором Рв , Па:
(1.22)
Зная требуемые производительность и давление, подбирают вентилятор по рабочим характеристикам [3,4]. По этим характеристикам определяют число оборотов и КПД вентилятора , а затем рассчитывают потребляемую мощность N , кВт:
(1.23)
П р и м е р. Расчет выполняется применительно к схеме аспирационной системы, представленной на рис. 1.1. Исходные данные приведены в табл. 1.7.
Таблица 1.7
Исходные данные*
Расход воздуха, м3/ч | Длина воздуховодов, м | Тип циклона | Температура воздуха, °С | Характеристики пыли | ||||||||
Q1 | Q2 | l1 | l2 | l3 | l4 | Сн, г/м3 | lgσч | dпм, мкм | ρп, кг/м3 | |||
ЦН-11 | 0,45 |
* Расход воздуха принимают, исходя из вида материала, конструкции укрытия и других характеристик. Длину участков воздуховода определяют, исходя из плана цеха.
Выбор главной магистрали: 1–2–3.
Рассчитываем параметры аспирируемого воздуха по формулам (1.1), (1.2):
– плотность , кг/м3 :
кг/м3
– динамический коэффициент вязкости, , Па·с:
Расчет участков воздуховодов
Расчет участка № 1
Задаемся скоростью движения воздуха на первом участке: υ = 15 м/с.
По формуле (1.3) определяем расчетный диаметр воздуховода ,м:
Принимаем стандартный диаметр воздуховода = 200 мм.
При несовпадении расчетного и стандартного диаметров воздуховода уточняем скорость движения воздуха , формула (1.4), м/с:
По формуле (1.5) вычисляем динамическое давление , Па:
По формуле (1.6) определяем потери давления на трение по длине участка
Для этого сначала рассчитываем число Рейнольдса по формуле (1.7):
Затем по формуле (1.8) находим коэффициент трения :
Тогда
Определяем потери давления на местных сопротивлениях по формуле (1.9):
0,2 – вход в пылеприемную воронку (табл. 1.2);
0,15 – пылеприемная воронка (табл. 1.2);
0,4 – отвод под углом >900 (табл. 1.2);
0,3 – тройник на проход (табл. 1.2).
Суммарные потери давления на 1-м участке рассчитываем по формуле (1.10):
=190 + 142,4 = 332,4 Па
Аналогично определяем потери давления на 2-м и 3-м участках, учитывая при этом то, что объем воздуха в них равен сумме объемов воздуха, проходящего по 1-му и 4-му участкам воздуховодов, т.е.
Q = 1700 + 800 = 2500 м3/ч.
Расчет участка № 2
Задаемся скоростью движения воздуха 16 м/с .
Расчетный диаметр воздуховода находим по формуле (1.3):
Принимаем стандартный диаметр d = 0,225 м.
Уточняем скорость движения воздуха на участке по формуле (1.4):
По формуле (1.5) определяем динамическое давление:
Для определения потерь давления на трение по формулам (1.7), (1.8) находим:
Тогда согласно формуле (1.6):
По формуле (1.9) определяем потери давления на местных сопротивлениях:
По формуле (1.10) находим суммарные потери давления:
Расчет участка № 3
Задаемся скоростью движения воздуха на участке υ = 14 м/c.
Расчетный диаметр воздуховода согласно формуле (1.3):
Подбираем стандартный диаметр 250 мм.
Уточняем скорость движения воздуха на участке:
Определяем динамическое давление:
Для определения потерь давления по формулам (1.7), (1.8) находим:
;
Тогда
Потери давления на местных сопротивлениях:
Суммарные потери давления на участке согласно формуле (1.10):
После завершения расчета всех участков, составляющих главную магистраль, определяем полные потери давления в воздуховодах аспирационной системы (формула 1.11):
= 332,4 + 152,3 + 451,8 = 936,5 Па
Расчет участка № 4, подключенного параллельно к главной магистрали
Принимаем стандартный диаметр воздуховода 100 мм, исходя из того, что объем воздуха, удаляемого от 2-го местного отсоса, примерно в 2 раза меньше, чем от первого.
Определяем скорость движения воздуха υ, м/с:
м/с.
Это очень большая скорость, которая повлечет за собой высокие энергозатраты. Поэтому принимаем диаметр воздуховода 125 мм и снова рассчитываем скорость:
м/с
Определяем динамическое давление:
Для определения потерь давления на трение рассчитываем число Рейнольдса и коэффициент трения
:
;
.
Тогда
.
Находим потери давления на местных сопротивлениях:
Суммарные потери давления на участке:
Р4 = 158 + 187,5 = 345,5 Па
По формуле (1.12) находим отклонение давления на параллельном участке № 4 от располагаемого:
что находится в пределах допустимого.
Результаты расчета воздуховодов сводим в табл. 1.8.
Таблица 1.8