13. Transport Cvrstih Materijala Fluidom

5/8/2018 13. Transport Cvrstih Materijala Fluidom - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/13-transport-cvrstih-materijala-fluidom 1/21

VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA U NIŠU

predmet:

MEHANIZACIJA PRETOVARA

Studijski program:

DRUMSKI SAOBRAĆAJ

Predmetni nastavnik:

mr Boban Cvetanović

TRANSPORT ČVRSTIH

MATERIJALA FLUIDOM



2

UVOD

U zavisnosti od toga kojim fluidom se vrši transport čvrstih materijala razlikujuse hidrauli č ki transport , kada se transport vrši vodom i pneumatski transport kada se transport vrši gasom, najčešće vazduhom.

Hidraulički transport je, u stvari, cevni transport mešavine usitnjenogmaterijala i vode. Hidraulički ima smisla transportovati materijale koji nemenjaju svoja fizička svojstava niti hemijski reaguju u dodiru sa vodom (kako bisa njom gradila jedinjenja koja bi dovela do zapušenja cevovoda). Hidraulički setransportuju: usitnjeni ugalj, usitnjene rude svih vrsta i njihove jalovine, pesak,

pepeo, šljaka, celulozna vlakna, hartijska masa, koncentrati stočnehrane i dr

Pneumatski transportom, praktično se mogu transportovati gotovo svirastresiti materijali bez posebnog ograničenja. Tako da se pneumatičkitransportuju: ugljeni prah, pepeo, žitarice (kukuruz, pšenica, suncokret, soja, i

sl.) i njeni proizvodi (brašno, šećer, stočna hrana, i td.), so, piljevina u drvnojindustriji, veštačko đubrivo i td.



3

Ako se isti materijal može transportovati i hidraulički i pneumatički tadapresudnu ulogu pri odluci o načinu transporta ima dužina cevovoda –hidraulički transport se primenjuje za veća rastojanja, a pneumatski za

manja rastojanja.



4

PNEUMATSKI TRANSPORT

Pod pneumatskim transportom podrazumeva se cevni transport mešavinerastresitog transportovanog materijala i transportnog vazduha. Materijalse uvodi u cev kroz koju struji vazduh određenom brzinom povlačeći sa sobom

i čestice materijala. Transport materijala zasniva se na činjenici da struja gasa deluje na čestice

materijala aerodinamičkim silama, koje pri odgovarajućim brzinama gasapostaju dovoljno velike da čestice materijala budu ponete strujom gasa.

Kretanje čestica materijala pri pneumatskom transportu je haotično i sa

sudarima ali sa osnovnim komponentama brzine u pravcu ose cevovoda koja je, naravno, manja od brzine gasa.

Da bi se izbegla opasnost od eksplozije pri transportu nekih praškastihmaterijala, umesto vazduha koristi se ponekad i inertni gas (npr. azot)

Primenjuju se za utovar i istovar brodova, šlepova, vagona i kamiona kao i zapretovar iz jednog u drugo prevozno sredstvo.



5

Ova vrsta transporta naročito je pogodna za suve, lako pokretljive,sitnokomadaste, zrnaste i prašinaste materijale koji se ne lepe za cevi i drugeuređaje (sve vrste žitarica i njihove prerađevine u mlinovima i silosima, ugalj uprahu u termoelektranama i velikim kotlarnicama radi loženja parnih kotlova,

pesak u livnicama, deterdžente u prahu, kalcinisanu sodu i druge prašinaste izrnaste materijale u hemijskoj i procesnoj industriji, sve vrste prašinesakupljene usisavanjem zagađenih prostorija, hala i raznih mašina kojeobradom nekih predmeta stvaraju prašinu, cement, pepeo u termoelektranamai industrijskim kotlarnicama od mesta sakupljanja do sabirnih bunkera, pamuk,kao i administrativne pošiljke unutar velikih nadleštava, unutar fabrika ilaboratorija, u gradovima između opština, u poštama itd. -pneumatska pošta…)

Za pomenute materijale primenjuju se pneumatska transportna postrojenjarazličite vrste, čiji kapacitet iznosi do 300t/h, sa dužinom do 2000m i savisinskom razlikom do 100m.



PREDNOSTI I MANE PNEUMATSKOG TRANSPORTA

Prednosti pneumatskog transporta u odnosu na mehanički transport : može da se obavlja lako u svim pravcima, prilagođavajući se raspoloživom

prostoru i ostalim uslovima, zahteva daleko manji prostor , čime se mnogo štedi u građevinskom

pogledu, a mogu se i lako premeštati pruža mogućnost povezivanja raznih zahteva u okviru tehnološkog

procesa, kao što su: istovremeno sušenje ili vlaženje, zagrevanje ilihlađenje materijala vazduhom za vreme transporta, razvrstavanjematerijala po krupnoći na osnovu brzine taloženja itd.,

dovodi do najmanjeg rasipanja materijala za vreme transporta i na taj načinnajmanje zagađuje okolinu,

obezbeđuje najbolje higijenske uslove kako za osoblje koje ga opslužujetako i za transportovani materijal,

obezbeđuje visok stepen automatizacije tehnološkog procesa u komeučestvuje,

omogućuje ostvarivanje velikih kapaciteta po jednoj liniji (i do 300 t/h),, acena uređaja je mnogo niža od cene mehaničkih transportera.



Pneumatski transport ima sledeće mane:

ne može se primeniti na sve materijale, već samo na prašinaste i zrnaste, kod transporta abrazivnih materijala nastaje brzo trošenje delova za vreme transporta materijal se donekle usitnjava, naročito kad sistem

pneumatskog transporta nije dobro odabran i kad strujni parametri nisu dobroodređeni,

zahteva bolju stručnu obučenost radnog osoblja koje rukuje sa uređajimapneumatskog transporta,

potrošnja pogonske energije je pri istom kapacitetu i ostalim uslovima viša negokod mehaničkog transporta.



VRSTE PNEUMATSKIH URE ĐAJA

Prema načinu na koji se ostvaruje struja vazduha razlikuju se sledećevrste ovih transportnih uređaja:

1)

Usisni (vakuumski) uređaji

–

strujanje vazduha ostvaruje se njegovim

usisavanjem u

cev, odnosno stvaranjem vakuuma na ulaznoj strani uređaja

2)

Potisni (natpritisni) uređaji

– struja vazduha ostvaruje se nadpritiskom na

ulaznoj strani uređaja

Prema visini pritiska pneumatički transport može biti:1.

niskog pritiska

(do10000Pa = 0,1bar),

2.

srednjeg pritiska

(0,1 ÷

1 bar )

3.

visokog pritiska

( > 1 bar ).

Usisni

pneumatski

transport pripada

kategoriji

niskog

pritiska, pri

čemu

je vakuum

uvek

ispod

jednog

bara.



9

Prema specifičnom masenom protoku materijala ( μ = mm / mv , gde su mm

-maseni protok transportovanog materijala, a mv -maseni protok transportnoggasa (vazduha) pneumatički transport se deli na transport:

1.

niske

(μ

< 1)

2.

srednje

(1 < μ

< 10 )

3.

visoke

koncentracije

(10 < μ

< 80 ).



10

Potrebna veličina brzine gasa da bi se materijal transportovao zavisi ne samood oblika i težine (veličine i gustine) čestica materijala, već i od koncentracijematerijala u suspenziji sa gasom. Sa porastom koncentracije materijala

raste i potrebna brzina gasa za pneumatski transport celokupne masematerijala.

Ako je brzina gasa odgovarajuća, čestice materijala su manje ili višeravnomerno raspoređene po preseku cevovoda.

Ako je brzina gasa manja smanjuju se aerodinamičke sile dejstva gasa načestice materijala, raste uticaj njihove težine na kretanje, što izazivaneravnomernu koncentraciju materijala u horizontalnom cevovodu.

Ako se brzina gasa snizi ispod određene vrednosti dolazi do taloženja izvesnekoličine materijala na dnu horizontalnog cevovoda i začepljivanja cevovoda.



11



12

USISNI PNEUMATSKI URE ĐAJI

Vakuum pumpa (5) razređujevazduh u sistemu pri čemu poddejstvom atmosferskog pritiskavazduh ulazi kroz usisni levak (1)i povlači sa sobom materijal kroz

vodove (2). Na kraju transportnogvoda smeša vazduha i materijalaulazi u skupljač

materijala (3) gde

se usled naglog pada brzine smešeodvaja materijal iz struje vazduha.Zaprašeni vazduh iz skupljača

odlazi u ciklon (4) u kome se za-hvaljujući njegovom kretanju pozavojnoj liniji odvajaju česticematerijala na zidovima ciklona,kližu niz zidove ciklona i skupljajuse u njegovom donjem konusnomdelu, odakle se materijal ispuštapreko specijalnih zatrvarača (6).



13

Primenjuju se uglavnom za lako-

pokretljive materijale kao što su

žitarice. Posebno je pogodan za

utovar materijala sa više mesta jer

vrši direktno zahvatanje materijalasa gomile

Pomoću usisnih uređaja se rešava

relativno težak problem istovaraodređenih saobraćajnih sredstava

(brodovi, kamioni, vagoni...)



14

POTISNI PNEUMATSKI URE ĐAJI

Vazduh se pod pritiskom većim od

atmosferskog potiskuje u cevne vodove

(4) pomoću kompresora (1). Pošto klipni

kompresor daje vazduh periodično to je

između kompresora i cevnih vodovapostavljen vazdušni rezervoar (2) da bi

se u vodovima dobio vazduh stalnog

pritiska. Iza vazdušnog rezervoara

postavljen je uređaj za odvajanje vlage

iz vazduha. Materijal koji treba transporto-vati ubacuje se u cevni vod specijalnim do-

davačem (3). Vazdušna struja povlači sa

sobom materijal i transportuje ga do sku-

pljača (5) gde se odvaja materijal iz smeše

vazduha i materijala nakon čega vazduh odlaziu atmosferu (6)



15

Ovi sistemi mogu da ostvare veću razliku pritiska u cevima i uređaju uopšteusled čega se primenjuju za duže transportne relacije kako po dužini tako i povisini, kao i za transport materijala koji se teže pokreću.



16

HIDRAULIČNI TRANSPORT

Pod hidrauličnim transportom podrazumeva se transport usitnjenihmaterijala vodom ili nekom drugom tečnošću, ako to transportovanimaterijal zahteva. Razume se, hidraulično ima smisla transportovati materijalekoji ne menjaju svoja fizička svojstva, niti hemijski reaguju u dodiru sa

vodom. Danas se uglavnom hidraulično transportuje pesak, šljunak, krečnjak,pepeo, šljaka, ugalj i sve vrste ruda, njihovih jalovina i drugo. Ideja da se vodom transportuju usitnjeni materijali pojavila se veoma davno, u

doba kad su ljudi počeli da koriste rečne tokove za transport stabala raznogdrveća, bilo u povezanom (splav) ili nepovezanom vidu.

Hidraulični transport usitnjenih materijala cevima prvi put je razmatran 1865.

godine u Švajcarskoj za vreme rešavanja nekih transportnih problema naželeznici. Ipak se 1900. godina uzima kao početak ozbiljnijeg korišćenjahidrauličnog transporta kad je on u SAD primenjen za transport fosfatne rudena Floridi. Dalja primena hidrauličnog transporta tesno je povezana sarazvojem rudarstva, metalurgije, građevinarstva i energetike. Naročito je uposlednjih tridesetak godina učinjen veliki napredak u primeni i razvoju

hidrauličnog transporta i opreme kojom se taj transport obavlja.



17

Prema rasporedu, koncentraciji i veličini čestica transportovanogmaterijala,razlikuje se strujanje homogene mešavine i strujanje nehomogenemešavine.

Ako su čestice materijala pri transportu ravnomerno raspoređene u fluiduonda se takva mešavina naziva homogenom. U suprotnom, mešavina je

nehomogena. Strogo gledano, nemoguće je ostvariti homogenu mešavinu, pogotovo pri

horizontalnom transportu. Naime, pri strujanju čistog fluida maksimalnabrzina je uvek u osi cevovoda. Međutim, pri strujanju mešavinamaksimalna brzina leži iznad ose cevovoda. Ovo odstupanje je utoliko

veće što je mešavina nehomogenija, odnosno, što su čestice materijalaveće, različitije po krupnoći i nepravilnijeg oblika, i što je brzina strujanjamanja.

Kod nehomogene mešavine koncentracija čestica je najveća pri dnuhorizontalnog cevovoda. Kad su u pitanju vertikalni cevovodi,

koncentracija čestica je najveća u osi cevovoda, tamo gde je i brzinanajveća, a pritisak najmanji.



18

Čestice krupnoće iznad 50 μm grade nehomogene mešavine. U okviru nehomogene mešavine kretanje čestica može da se obavlja na jedan

od tri sledeća načina: Lebdenjem u struji vode čija je brzina nešto veća od brzine čestica. Čestice su

krupnoće ispod 2 mm, a brzina strujanja mešavine dovoljna da njene poprečne

komponente održavaju čestice u horizontalnim ravnima za vreme kretanja, Skakutanjem - sastoji u tome da se čestice u kraćim ili dužim skokovima kreću u

vodenoj struji, zavisno od odnosa sila koje na njih deluju (Zemljina teža, sila potiska,hidrodinamička sila). Čestice su krupnoće iznad 2 mm, dok je brzina strujanjamešavine nešto veća od one pri kojoj bi došlo do taloženja čestica na dno cevovoda,

Kotrljanjem i klizanjem po dnu cevovoda-čestice su znatno veće od 2 mm, abrzina strujanja mešavine neznatno je veća od one pri kojoj nastaje taloženje.

Kretanje

čestica

umnogome

zavisi

od

brzine

strujanja

mešavine. Tako, mogu

se i

velike

čestice

kretati

lebdenjem

ako

je brzina

strujanja

mešavine

velika, kao

što

se i

male čestice

mogu

kretati

kotrljanjem

i klizanjem

po

dnu

cevovoda

ako

je brzina

strujanja

mešavine

izrazito

mala.



19

Danas je samo u SAD u izgradnji oko 15000 km cevovoda za transportmlevenog uglja, od kojih je najduži ETSI (2400 km, prečnika 1080 mm) i čiji jegodišnji kapacitet ravan kompoziciji voza od 375 000 vagona. Kroz većinu tihcevovoda transportuje mleveni ugalj za potrebe termoelektrana. Pri

hidrauličnom transportu mlevenog uglja na najveće teškoće se nailazi na krajukad mleveni ugalj treba odvojiti od vode i osušiti ga. Postrojenja za dehidraciju isušenje uglja su skupa i iznose oko 20% od ukupnih investicija. Zato se došlona ideju da se konstruišu i izrade takva kotlovska ložišta u kojima bi semešavina vode i ugljene prašine direktno ili posle neznatne dehidracije

sagorevala. U tome se delimično i uspelo. Proizvedena su ciklonska ložišta ukojima se mešavina ugljene prašine i vode sagoreva kad se dehidracijompostigne odnos 70 : 30. Čestice mlevenog uglja ne prelaze 0,3 mm. U literaturise navodi da se takva mešavina, uz dodatak aditiva za smanjenje otporastrujanju, vrlo ekonomično transportuje na udaljenja i do 500 km.



20

Pun razvoj hidrauličnog transporta povezuje sa 1957. godinom kad je u SADpušten u pogon cevovod za transport mlevenog uglja od rudnika u Kadizu dotermoelektrane u Klivelendu. Dužine je 172 km, prečnika 254 mm, ima ukupnotri pumpne stanice. Prva je na početku, a druge dve na rastojanju od po 48 km jedna od druge. Poslednja deonica cevovoda duga je 76 km, jer je njen padnešto veći od prve dve deonice. Snaga termoelektrane je 660 MW i za nju sepomenutim cevovodom transportuje 1,5 miliona tona uglja godišnje, što čini80% od ukupne godišnje potrošnje. Ostalih 20% od godišnje potrošnje ugljatransportuje se železnicom. Cena transporta uglja u vreme projektovanja bila je3,24 USD/t železnicom, odnosno (1,5—2) USD/t cevovodom. Svaka pumpnastanica ima po tri klipne pumpe, kapaciteta 125 m3/h mešavine uglja i vode i

natpritiska 70 bara svaka. Po dve pumpe u svakoj stanici vezane su paralelno iobavljaju transport, a treća je rezervna. Ugalj se posle kopanja i odstranjivanjaeventualne jalovine melje na krupnoću od 0,07—0,14 mm i, zatim, transportujemehanički do tri rezervoara u kojima se pravi mešavina. Dva rezervoara suprečnika 107 m, a treći 53 m. Visina rezervoara je 6 m. Ovako velika zapreminarezervoara predviđena je zbog toga što rudnik uglja radi u dve smene, a

transport uglja cevovodom je neprekidan. Cevovod je ukopan u zemlju nadubini od 1,2—1,5 m, a debljina njegovog zida iznosi 12—18 mm zavisno odpritiska koji trpi. Razume se, cevovod je spolja zaštićen protiv korozije.



21

Još jedan važan cevovod, takođe, za hidraulični transport pušten je u pogon1957. godine. Tim cevovodom se i danas transportuje gilsonit (ugljovodoničnimineral iz koga se rafinisanjem dobija benzin, mazut i koks) od rudnika u državiJuta do rafinerije u državi Kolorado. Dužina cevovoda je 116 km, a prečnik152,4 mm. Ima samo jednu pumpnu stanicu sa tri klipne pumpe od kojih dverade istovremeno, a treća je rezervna. Instalisana snaga svake pumpe je 375kW, a razvijaju natpritisak od 150 bara. Ovaj cevovod je još karakterističan izbog toga što on polazi sa kote 1750 m, prelazi vrh planine na koti 2565 m ikraj mu je na koti 1370 m.

Documents

13. Transport Cvrstih Materijala Fluidom