<<
>>

Описание экспериментальной пневмотранспортной установки

В ходе проведения экспериментальных исследований процесса транспортировки сыпучего материала (цемента) с помощью пневмокамерного насоса применяемое оборудование должно отвечать следующим требованиям:

- экспериментальная установка для исследования процесса транспортирования должна обеспечивать возможность изменения исследуемых параметров, режимов работы пневмокамерного насоса и системы подачи сжатого воздуха в заданных пределах;

- конструкция установки, контрольно-измерительные приборы должны соответствовать исследованию изучаемого процесса и обеспечивать необходимую точность измерения.

С учетом указанных требований была разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования процесса транспортирования цемента пневмокамерным насосом, а в частности, псевдоожижения материала оборудованным в насосе аэрационным устройством.

Общий вид установки и схема экспериментальной пневмотранспортной системы представлены на рисунке 3.2. и 3.3, соответственно.

Экспериментальная установка состоит из источника сжатого воздуха (компрессора), пневмокамерного насоса 1 с верхней разгрузкой материала, транспортного трубопровода 6, осушителя сжатого воздуха 2, наполненного силикагелем, шлангов для подачи сжатого воздуха 5, системы улавливания материала 3 (циклона с бункером), а также комплекса измерительной аппаратуры 4.

Экспериментальные исследования пневмотранспортной установки проводились в следующей последовательности. До загрузки материала в камеру насоса проводилась проверка установки, которая заключалась в продувке системы под большим давлением и без материала. С помощью шаровых кранов устанавливался необходимый общий расход сжатого воздуха, а также расход воздуха, поступающего на аэрационное устройство, в

верхнюю часть камеры и на сопло, находящееся в днище насоса. После загрузки пневмокамерного насоса материалом, взвешенным на весах, и подачи сжатого воздуха начинался процесс транспортировки.

Во время разгрузки производились замеры расхода воздуха и времени разгрузки камеры насоса. После разгрузки насоса взвешивалась масса перегруженного в бункер материала.

Для учета и регистрации параметров пневмотранспортной установки использовался комплекс контрольно-измерительной аппаратуры «ТРСГ- ИРГА», состоящий из расходомера «ИРГА-РВ», вычислителя «ИРГА-2», датчика избыточного давления «СДВ-Ех», термометра сопротивления «Елемер-ТС-1288Ех». К вычислителю был подключен компьютер, на котором регистрировались показания давления, расхода сжатого воздуха.

Рисунок 3.2. Общий вид экспериментальной установки:

1- пневмокамерный насос, 2 - осушитель, 3 - циклон с бункером, 4 - вычислитель, 5 - шланги подачи сжатого воздуха, 6 - транспортный трубопровод

Рисунок 3.3. Схема экспериментальной установки: 1- пневмокамерный насос, 2 - осушитель, 3 - циклон, 4 - бункер с материалом, 5- счетчик сжатого воздуха, 6 - вычислитель, 7 - персональный компьютер

Экспериментальная установка пневмокамерного насоса (рисунок 3.4) состоит из корпуса 1, разгрузочной трубы 2, аэрационного устройства 3, крышки 4, к которой крепится разгрузочная труба с помощью удерживающего крепления 5. К корпусу приварены кронштейны 6 крепления аэрационного устройства, в нижней части камеры расположено сопло 7, которое закрепляется гайкой 9, а гайкой 8 закрепляется и уплотняется разгрузочная труба, снабженная конфузором 12. В верхней части корпуса вварены патрубки 10 ввода сжатого воздуха. Загрузка насоса осуществляется через загрузочное окно 11, вся конструкция пневмокамерного насоса опирается стойками 13 на сварную раму.

Рисунок 3.4. Общий вид пневмокамерного насоса: 1 - корпус насоса; 2 - разгрузочная труба; 3 - мультисопловое аэрационное устройство; 4 - крышка; 5 - удерживающее крепление разгрузочной трубы; 6 - кронштейны крепления аэрационного устройства; 7 - сопло; 8 - уплотняющая гайка разгрузочной трубы; 9 - уплотняющая гайка сопла; 10 - патрубки ввода сжатого воздуха; 11 - загрузочное окно; 12 - конфузор; 13 - опорные

стойки

Процесс транспортировки материала в лабораторной установке пневмокамерного насоса протекает следующим образом.

Исходный материал загружается в камеру насоса 1 через загрузочное окно 11 до определенного уровня. Затем это окно плотно закрывается. Поступающий от компрессора через осушитель сжатый воздух подается к насосу, а именно на вваренные патрубки 10 подачи воздуха и на сопло 7, причем, один патрубок остается открытым и необходим для подачи воздуха над слоем материала внутри камеры насоса с целью лучшего продвижения материала к днищу насоса, а остальные шлангами соединены с аэрационным устройством 3. Аэрационное устройство (рисунок 3.5) размещено в нижней части насоса и представляет собой трубы, выполненные по концентрическим окружностям, в нижней части которых вварены сопла, направленные в сторону днища. Причем выходные концы сопел относительно своей вертикальной оси имеют угол изгиба 50-70°, а относительно радиуса, проведенного через ось сопла из центра аэрационного устройства, имеют угол поворота 20-25°. Воздух, выходящий из сопел аэрационного устройства, смешивается с цементом и создает псевдоожиженный слой у входа в разгрузочную трубу 2. Вертикальная разгрузочная труба, закрепленная в крышке 4 насоса с помощью гайки 8 и крепления 5, снабжена в нижней части конфузором 12, который создает некоторое разряжение вихревого поля, что дополнительно облегчает условия вовлечения материала вовнутрь трубы. Пневмокамерный насос представлен на рисунке 3,6, а.

При достижении в камере пневмокамерного насоса определенного давления воздуха (0,8-1,5 атм.) начинается процесс разгрузки. За счет разности давления в камере насоса и в разгрузочной трубе частицы материала псевдоожиженного слоя начинают движение в разгрузочную трубу и выносятся через трубопровод в циклон с бункером. В центре днища камеры насоса расположено сопло 7, необходимое для увеличения скорости двухфазного потока (смеси воздуха и материала) в разгрузочной трубе, которое фиксируется уплотняющей гайкой 9. С целью лучшего продвижения

материала в нижнюю часть камеры над слоем материала создается определенное давление воздуха, поступающего через один из патрубков 10.

Мультисопловое аэрационное устройство 3 крепится на кронштейны 6, которые представляют собой полозья, прикрепленные к камере насоса. Такая конструкция предусмотрена для возможного перемещения аэрационного устройства вдоль вертикальной оси насоса с целью достижения оптимальных геометрических параметров.

Рисунок 3.5. Мультисопловое аэрационное устройство

За счет такого геометрического расположения сопел аэрационного устройства создается вихреобразное поле, вследствие которого улучшается псевдоожижение материала и образуется однородный с отсутствием поровых каналов псевдоожиженный слой у входа в разгрузочную трубу, что обеспечивает сокращение расхода сжатого воздуха и увеличение производительности пневмокамерного насоса.

Затем после опорожнения камеры насоса подача воздуха заканчивается, открываются спускные краны для снятия давления внутри насоса, и процесс транспортировки повторяется.

Рисунок 3.6. Пневмокамерный насос: а - общий вид, б - вид сверху, в - вид сверху без крышки;

1 - корпус насоса, 2 - разгрузочная труба, 3 - смотровые окна, 4 - патрубки подачи воздуха на аэрационное устройство, 5 - патрубок подачи воздуха над слоем материала,

6 - вычислитель, 7 - крышка камеры, 8 - загрузочное окно, 9 - кронштейн крепления аэрационного устройства, 10 - шланги подвода воздуха, 11- подсветка камеры

В камере насоса имеется смотровое окно, с помощью которого можно следить за процессами, протекающими при разгрузке камеры, а также организована подсветка (рисунок 3.6, а; в). На всех патрубках и шлангах подвода воздуха смонтированы манометры и краны с целью возможного контроля и регулирования подачи сжатого воздуха (рисунок 3.6, б). Все данные после проведения каждого эксперимента считывались с вычислителя «ИРГА» (рисунок 3.7), который способен хранить в памяти полученные результаты экспериментов.

Вычислитель выполняет преобразование сигналов первичных преобразователей давления (Р), температуры (Т) и расхода (Q) в цифровые значения, которые используются для расчета параметров потока носителя и его количества в соответствии с выбранным алгоритмом вычисления. Вычислитель обеспечивает вывод измеряемых, вычисляемых и хранимых значений на ЖКИ, а также возможна печать полученных результатов.

Рисунок 3.7. Вычислитель ИРГА

Сигналы от первичных преобразователей поступают на соответствующие входы вычислителя, где подвергаются аналогово­цифровому преобразованию, а по числоимпульсным входам ведется подсчет количества поступающих импульсов. Далее осуществляется преобразование

входных сигналов в соответствующие числовые значения измеряемых физических величин с указанной погрешностью.

В соответствии с формулами расчета параметров соответствующего энергоносителя и с учетом физических характеристик по этим данным вычисляется расход энергоносителя с учетом требований правил учета.

Вычисленные за промежуток времени значения объема сжатого воздуха записываются в соответствующие архивы. Таким же образом архивируются средние значения температуры, давления, перерывов в электропитании.

Предел допускаемого значения относительной погрешности при преобразовании частотных сигналов в значения измеряемых величин составляет ±0,1%.

В качестве источника сжатого воздуха применялся поршневой, V- образный четырехцилиндровый, двухступенчатый компрессор 4ВУ1-5/9М. Производительность компрессора по сжатому воздуху 0,56 м3/мин, избыточное давление до 0,8 МПа.

Для проверки давления внутри камеры насоса, а также для контроля регулирования давления при подаче в камеру насоса, на аэрационное устройство, а также на сопло, применялись манометры типа ДМ 01 с диапазоном измерения 0,1-10 МПа.

Осушителем сжатого воздуха является установка в виде вертикальной трубы, наполненной силикагелем (рисунок 3.8).

Объем осушителя составляет 20 литров при высоте 70 см. Силикагель впитывает в себя влагу и частицы масла, находящиеся в движущемся от компрессора воздухе, и далее воздух через расходомер поступает к пневмокамерному насосу.

Циклон, применяемый в установке, был изготовлен на основе чертежей циклона ЦН-400. В нижней части он снабжен бункером для сбора материала. Пылевоздушная смесь из пневмокамерного насоса через трубопровод направляется в циклон, где материал отделяется от воздуха и ссыпается по стенкам циклона в бункер, а воздух выходит через выходной патрубок в атмосферу.

Рисунок 3.8. Осушитель сжатого воздуха:

1 - корпус осушителя, 2 - выходная труба, 3 - расходомер, 4 - датчик давления,

5 - датчик температуры воздуха, 6 - вычислитель, 7 - шланги подвода воздуха в пневмокамерный насос, 8 - люк корпуса

Для проведения экспериментальных исследований и нахождения рациональных параметров псевдоожижения было применено аэрационное устройство с прямыми соплами и с соплами, концы которых относительно своей вертикальной оси имеют угол изгиба 50-70°, а относительно радиуса, проведенного через ось сопла из центра аэрационного устройства, имеют угол поворота 20-25°. Исследования показали, что применение аэрационного устройства со второй конфигурацией сопел более эффективно, то есть создается вихреобразное поле, за счет которого образуется однородный с отсутствием поровых каналов псевдоожиженный слой у входа в

разгрузочную трубу, а также уменьшается количество оставшегося на дне

насоса цемента (рисунок 3.9, 3.10).

Рисунок 3.9. Нижняя часть камеры насоса: а - с устройством с прямыми соплами; б - с устройством, сопла которого имеют углы изгиба и поворота

Проведенные эксперименты показали, что при разгрузке камеры насоса с мультисопловым аэрационным устройством с прямыми соплами на днище камеры остается значительное количество невыгруженного материала, а при действии аэрационного устройства с соплами, имеющими углы изгиба и поворота, происходит более качественное псевдоожижение, и, как следствие, сокращается остаток материала на днище камеры.

Рисунок 3.10. Мультисопловое аэрационное устройство:

а - с прямыми соплами; б - с соплами, имеющими углы изгиба и поворота

При проведении экспериментов применялись конфузоры (насадки),

которые имели различный угол раскрытия - 50°, 70°, 90° (рисунок 3.11).

Рисунок 3.11. Конфузоры с различными углами раскрытия: слева направо - 90°, 70°, 50°

Применение конфузора на разгрузочной трубе способствует более равномерному вовлечению цементно-воздушной смеси в процессе разгрузки камеры. Как показали эксперименты, оптимальными являются насадки с углом раскрытия 80-90°.

3.3

<< | >>
Источник: Гавриленко Андрей Владимирович. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МУЛЬТИСОПЛОВОГО АЭРАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА В ПНЕВМОКАМЕРНОМ НАСОСЕ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Белгород - 2017. 2017

Еще по теме Описание экспериментальной пневмотранспортной установки:

  1. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  2. ОГЛАВЛЕНИЕ
  3. 2.4 Моделирование движения цементной загрузки в камере пневмокамерного насоса
  4. Описание экспериментальной пневмотранспортной установки