Определение основных параметров потока цементно-воздушной смеси в

Определение основных параметров потока цементно-воздушной смеси в разгрузочной трубе

Определение основных параметров потока цементно-воздушной смеси в

Числовое значение коэффициента Гастерштадта при этом составляет 4,043 и 1,115 в начальном и конечном сечении транспортирующего тракта соответственно.

Необходимо учитывать, что коэффициент Гастерштадта k не имеет определенного геометрического смысла, а имеющиеся в литературе зависимости для его определения были получены путем обобщения экспериментальных данных. Несмотря на простую формулу (1.

1), вся сложность по расчету потерь давления приходится на определение коэффициента Гастерштадта k, который зависит в различных случаях от различных факторов.

При транспортировании сыпучих материалов коэффициент Гастерштадта может принимать различные значения (от 0,17 до 3,43), поэтому целесообразно определять его только опытным путем.

Общая потеря давления в трубопроводе установки пневматического транспортирования сыпучих материалов определяется по формуле [5, 77] АРс=АРт+АРн+АРд+АРм,Па, (1.

5) где АРГ — потери давления, возникающие при движении транспортирующей среды, Па; АРЯ- потери давления на подъем цементной аэросмеси, Па;АРд- потери давления на разгон транспортируемых частиц, Па; Д м- дополнительные потери давления, возникающие при взаимодействии частиц материала со стенками транспортного трубопровода и между собой, Па.

Соотношение этих составляющих может меняться в зависимости от геометрии транспортного тракта, режима транспортирования и от свойств транспортируемого материала.

Потери давления, возникающие при движении транспортирующей среды рассматриваются многими авторами [4, 77, 127]. В большинстве случаев применима формула (1.

2), результаты вычислений являются близкими с данными, полученными экспериментальным путем.

Дополнительные потери давления, возникающие при взаимодействии частиц материала со стенками транспортного трубопровода и между собой обусловлены уменьшением осевой скорости частиц материала после соударений их со стенками трубопровода. Сегаль И.С.

предложил зависимость, зависящую от концентрации материала в смеси [77] АРМ=Л-М- Щ , (1.

6) D 2g где Л- коэффициент сопротивления, в данном случае зависящий от числа Фруда; /л — концентрация материала, кг/кг; Lпр — приведенная длина транспортирования, м; D — диаметр трубопровода, м; UВ — скорость движения воздуха, м/с.

Многочисленные опыты различных исследователей показали, что коэффициент сопротивления Л для случая движения материала в транспортном трубопроводе не является функцией от числа Рейнольдса Re. В этом отношении показательны опыты В. Барта, который установил зависимость между коэффициентом Л и числом Фруда [5] Fr= , В . (1.7) g 4 В своей работе [37] Вельшоф Г.

привел следующую общую зависимость для определения потерь давления, возникающих при взаимодействии частиц материала со стенками транспортного трубопровода GТ L М РМ=Т—{U1-U2), (1.

8) F / где GТ — производительность пневмотранспортной установки, кг/с; F L l площадь сечения трубопровода, м2; — длина трубопровода, м; ск — длина скачка частицы, м; U1,U2 — скорости частиц материала до и после удара о стенку транспортного трубопровода соответственно, м/с.

Некоторые ученые потери давления при взаимодействии частиц материала между собой выделяют в отдельную группу. Вельшоф Г. [37] привел несколько выражений для расчета потерей давления при взаимодействии частиц материала между собой. Одни из них пропорциональны коэффициенту трения и силам, действующим внутри насыпной массы материала.

При исследованиях у многих материалов внутреннее трение всегда превосходило трение о стенки трубопровода, поэтому материал скользил по стенкам трубопровода, представляя собой компактную массу. Бабуха Г.Л. [9] утверждает, что при пневмотранспорте материалов особое влияние на характер взаимодействия частиц между собой влияет вращение частиц материала.

Также в работе [9] было рассмотрено транспортирование полидисперсных материалов. Было выявлено, что существенной разницы в скоростях частиц материала разной величины нет. Мелкие частицы отдают часть своей энергии более крупным, поэтому происходит рост скорости крупных частиц материала и снижение скорости мелких, в результате чего скорости частиц выравниваются.

При движении пылевоздушной смеси по вертикальным или наклонным трубопроводам следует к общим потерям давления добавлять давление, создаваемое весом столба материала, или равные ему потери давления с целью поддержания транспортируемого материала во взвешенном состоянии на вертикальном участке.

Анализ графика (рисунок 2.3.) показал, что при снижении толщины загрузки / с 0,5м до 0м (для лабораторной установки) и с 2м до 0м (для промышленного образца) скорость в поровых каналах UП увеличивается при давлении АР = 0,8 атм. с 0,002 м/с до 0,02 м/с (в 10 раз), при давлении АР = 1,5 атм.

с 0,01 м/с до 0,04 м/с (в 4 раза) и при АР = 3 атм. с 0,01 м/с до 0,1 м/с и при АР = 6 атм. с 0,02 м/с до 0,23 м/с (в 10 раз).

При увеличении давления в 2 раза скорость в поровых каналах для всех диапазонов толщины слоя загрузки в среднем увеличивается в 2 раза, что не противоречит общей теории пневмотранспортирования сыпучего материала.

Объемный расход воздуха, проходящего через слой цемента, определяется соотношением [94] QФ=FКUФ,м3/c, (2.24) где FК — площадь поперечного сечения камеры насоса, м ; UФ — скорость фильтрации воздуха через слой цемента, UФ = 0UП, м/с.

При аэрации цемента вблизи стенок камеры нередко образуются застойные зоны, в которых сыпучесть цемента определяется соотношением гравитационных и адгезионных сил. В застойных зонах форма камеры насоса должна соответствовать динамическому углу естественного откоса: а = 0,7-а0, (2.25) где ос0 = 42-47- угол естественного откоса цемента в состоянии покоя.

В установках для перекачки цемента пневмокамерными насосами реализуется наиболее экономичный режим транспортирования потоками с высокими концентрациями материала и низкими скоростями [73, 107].

В таких потоках объемная концентрация материала может достигать значений, близких к насыпному состоянию Атах = ( 9 — 95) А) = ( 54 — 57)- (2.26) где А) — концентрация материала в насыпном состоянии (Д 0,6). Такие высокие концентрации материала возникают на входе в цементопровод [28].

Дальше по мере ускорения движения материала его концентрация снижается до уровня /? = (0,15 — 0,25). Массовые расходы воздуха и цемента в цементопроводе определяются соотношениями GВ=F(-P)pUВ,кгlс; (2.27) GМ=Fj3pМUМ,кг/с, (2.

28) где F — площадь поперечного сечения трубопровода, м ; р, М плотности воздуха и цемента, кг/м3; UВ,UМ — их скорости, усредненные по площади поперечного сечения трубы, м/с.

Загрузка цементопровода материалом характеризуется его действительной или мгновенной массовой концентрацией, равной отношению массы материала к массе воздуха в каком-либо выделенном отрезке трубопровода FAL6pМ ВрМ Uf. = = , кг / кг.

(2 29″) д FAL(1-j3)p (1-/?)/? Величина мд является локальной характеристикой потока цементной аэросмеси, которая меняется вдоль цементопровода. Пневмотранспортную установку в целом характеризует расходная концентрация материала, равная отношению массовых расходов цемента и воздуха GМ ВрМ UМ UМ V = =1 ТГ = Ілд- ,кг/кг. (2.30) G (-р)р UВ UВ

При ju 10 кг/кг концентрация цемента считается высокой, а при ц 60 кг/кг в цементопроводе устанавливается плотный слой материала.

Основные параметры потока цементной аэросмеси, скорости фаз, концентрация частиц и другие показатели непрерывно меняются как во времени, так и вдоль цементопровода, поэтому при описании процесса пневмотранспортирования часто используются скорости фаз, приведенные к поперечному сечению камеры насоса или трубопровода GВ QВ В pFF (2.31) С1 О М pМF М ,м с , (232) где QВ, QМ — объемные расходы воздуха и материала, м3/с. Приведенные скорости воздуха UВ и материала UМ фиктивны.

Реальные среднерасходные скорости, определенные из формул (2.27, 2.28), всегда больше фиктивных, поскольку находящийся в аэросмеси материал приводит к уменьшению живого сечения цементопровода.

Показателями эффективности пневмотранспортного процесса является удельная нагрузка на поперечное сечение цементопровода GМ кг 4 = , 2 , (2.33) F с-м а также удельный расход сжатого воздуха на транспортирование (2у=тг,м3 /кг, (2.

34) где Qну- объемный расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, м3/с.

Характерной особенностью двухфазных потоков является опережающее движение несущего воздушного потока относительно частиц материала. Отношение скорости транспортирующего воздушного потока к скорости цементных частиц, т.е. коэффициент скольжения можно оценить с помощью следующей эмпирической зависимости [94]

Верхним пределом скорости воздуха в цементопроводе следует считать критическую скорость, при которой частицы не выпадают на дно трубопровода. Ее значение приведенное, а величину можно оценить с помощью соотношения, полученного эмпирическим путем [94]

При использовании пневмокамерных насосов надёжно транспортирующая скорость воздушного потока, исключающая завалы цементопровода, как правило, ниже критической, но ее величина подбирается опытным путем.

Протекание процессов пневмотранспортирования цемента в значительной мере зависит от свойств самого транспортирующего агента -сжатого воздуха. Параметры сжатого воздуха связаны между собой уравнением состояния идеального газа [1, 3] PV = mRT, (2.

37) где Р — давление воздуха, Па; V — объем, занимаемый воздухом, м3; т -масса воздуха, кг; Т- абсолютная температура воздуха, К (Т=273+t С); R-удельная газовая постоянная воздуха, R = 287,3Дж/кг-К.

Источник: https://studexpo.ru/336952/tehnologiya_mashinostroeniya/opredelenie_osnovnyh_parametrov_potoka_tsementno_vozdushnoy_smesi_razgruzochnoy_trube

Параметры потока

Определение основных параметров потока цементно-воздушной смеси в

Основные   параметры потока следующие:

а) интенсивность потока — количество    продукции в натуральных   показателях в    единицу времени    (м3/ч, га/смену, м/смену и др.).

Средняя расчетная интенсивность потока

где: V — объем работ; Т — срок выполнения работ;

б) объем, трудоемкость или машиноемкость работ.

в) ритм потока — отрезок времени, в течение которого выполняется одна операция или цикл технологически связанных между собой операций на одной захватке  (t). Если эти отрезки времени (ритмы) для разных захваток равны или кратны друг другу, то поток будет ритмичным, в противном случае — неритмичным;

г) шаг потока — отрезок времени, по истечении которого на захватке начинают выполнять новую операцию или новый цикл операций. В условиях строительного производства обычно шаг равен ритму потока;

Технология производства свай поточным способом

д) время развертывания потока — это отрезок времени, в течение которого включаются в работу все исполнители, участвующие в рассматриваемом потоке, или время от начала осуществления потока до момента начала выхода готовой продукции рассматриваемого потока. Время развертывания ритмичного потока

где: N — число операций или циклов операций на отдельной захватке, выполняемых до выпуска готовой продукции;

t — ритм потока;

е) продолжительность выпуска готовой продукции определяется следующими зависимостями:
при поточно-захватном методе

при поточно-линейном методе

 где: V — объем работ в единицах измерения интенсивности потока;  

L — длина линейного объекта, м;

v — скорость потока, м/смену (интенсивность потока в линейных единицах измерения);   

ж)  продолжительность потока        

Для увязки во времени всех процессов, выполняемых поточными методами, составляют либо циклограммы (Рис.3), либо графики потоков (Рис.4). Более наглядны циклограммы потоков. По их вертикальной оси откладывают номера захваток (участков, объектов), а по горизонтальной — время.

Продолжительность каждого процесса на захватке (ритм) определяют на основании технологических расчетов. По их данным на график последовательно наносят нарастающим итогом ритмы, соответствующие каждому процессу. Каждому процессу соответствует одна линия (прямая или ломаная).

При постоянном и едином для всех процессов ритме все линии

Рис.3 Циклограмма потока

Рис.4 График потока

будут параллельны между собой (Рис. 3 ). Чем больше угол наклона линий к горизонтальной оси, тем быстрее протекает процесс.

На границах захваток с разными объемами работ или трудоемкостью изменяется угол наклона линий графика. Пересечения линий графика не должно быть: оно означает, что для последующего процесса нет фронта работ — запаздывает предыдущий процесс.

В этом случае необходимо либо сместить начало последующего процесса на более позднее время, либо предусмотреть перерыв в последующем процессе с переводом рабочих и механизмов на другие работы, либо повысить интенсивность предыдущего процесса, увеличив число рабочих и механизмов или включив в работу параллельные бригады.

Примеры циклограмм для процессов с переменными и неедиными ритмами показаны на рисунке 5.

Рис.5 Циклограммы и графики потоков
а — с переменным единым ритмом; б — с постоянным неединым ритмом; в — с переменным неединым ритмом; г — при параллельной работе исполнителей( на втором процессе)

На графиках потоков продолжительность процессов на захватках (ритмы) откладывают горизонтальными линиями в соответствии с переходом исполнителей с захватки на захватку (рис, 3,4).

Для организации работ поточным методом, разработки циклограмм и графиков проводят технологические расчеты, позволяющие выявить все необходимые ресурсы, элементы затрат и параметры потоков.

При выполнении технологических расчетов исходят либо из заданного срока строительства, либо из заданной мощности строительной организации.

При расчетах по заданному сроку определяют расчетную интенсивность потока

где: V — объем работ в натуральных показателях или стоимость работ;

Тз — заданный или установленный  срок строительства.

По расчетной интенсивности потока находят все необходимые ресурсы (потребные количества рабочих, основных механизмов, материалов и др.).

При расчетах по заданной мощности строительной организации определяют необходимый срок для выполне­ния заданного объема работ

где: Пр — расчетная мощность (по производительности или выработке) строительной организации в соответствующих  виду работ единицах измерения.

В этом случае срок проведения работ устанавливают с учетом конкретных возможностей исполнителей, то есть имеющейся базы и возможного ее расширения. Второй метод применим в основном к условиям постоянно действующих некрупных организаций типа специализированных передвижных механизированных колонн (ПМК) и строительно-монтажных управлений (СМУ).

Переход на поточные методы организации и производства работ требует самого высокого уровня организационно-технологической и материально-технической подготовки производства на всех этапах, так как задержки хотя бы в одном его звене приводят к простою всех взаимодействующих исполнителей.

Основные положения поточной организации работ должны быть заложены в проект организации строительства (ПОС), а конкретные решения по поточной технологии разрабатываются при подготовке проекта производства работ (ППР).

Источник: http://hydrotechnics.ru/z14.html

Scicenter1
Добавить комментарий