Hidraulični i Pneumatski Transport Materijala

HIDRAULIČNI I PNEUMATSKI TRANSPORT MATERIJALA

SADRŽAJ

1. UVOD ........................................................................................................................... 22. HIDRAULIČNI TRANSPORT MATERIJALA ..................................................... 3

2.1. Hidraulične pumpe za transport betona ........................................................ 73. PNEUMATSKI TRANSPORT .................................................................................. 11

3.1. Osnovne komponente pneumatskog transporta ............................................. 133.2. Proračun pneumatskog transporta ................................................................. 19

4. LITERATURA ............................................................................................................ 26

SEMINARSKI RAD 1


1. UVOD

Za transport sitnih rasutih materijala kao pijeska i šljunka u cilju snabdijevanja velikih gradilišta materijalom, za zapunjavanje neravnih i često, močvarnih terena, za zapunjavanje otkopanih rudničkih prostora, za transport betona na visoke građevine primjenjuju se uređaji za hidraulični transport materijala. Također za transport šljake i pepela iz termo elektrana primjenjuje se ovaj sistem transporta.Suština ovog transporta ogleda se u tome što voda u toku intenzivnog strujanja ima osobinu da nosi izvjesnu količinu čestica čvrstih materijala.

Pneumatski transport rasipnih materijala, nije proces novijeg datuma, ali u posljednje vrijeme nalazi sve veću primjenu u industriji, građevinarstvu, rudarstvu i sl. Funkcionisanje ovog načina transporta zasniva se na uvođenju čestica čvrstih materijala u vazdušnu struju koja ih nosi na određeno mjesto. Da bi se postiglo strujanje vazduha i omogućio prenos čestica čvrstog materijala potrebno je stvoriti razliku u pritiscima na početku i kraju cjevovoda.

2. HIDRAULIČNI TRANSPORT MATERIJALA

SEMINARSKI RAD 2


Za transport sitnih rasutih materijala kao pijeska i šljunka u cilju snabdijevanja velikih gradilišta materijalom, za zapunjavanje neravnih i često, močvarnih terena, za zapunjavanje otkopanih rudničkih prostora, za transport betona na visoke građevine primjenjuju se uređaji za hidraulični transport materijala. Također za transport šljake i pepela iz termo elektrana primjenjuje se ovaj sistem transporta.Suština ovog transporta ogleda se u tome što voda u toku intenzivnog strujanja ima osobinu da nosi izvjesnu količinu čestica čvrstih materijala. Količina prenijetog materijala zavisi od više faktora, mađu kojima su najbitniji:

brzina strujanja u sistemu cjevovoda, oblik zrna i njegova specifična masa, pritisak u cjevovodu odnosno visinska razlika između početne i krajnje tačke do koje se

materijal doprema, oblik cijevi, njihov prečnik, broj i ugao krivina, broj spojeva na cjevovodu i

kvalitet izvedbe istih, vrste pumpnog postrojenja i njgove pogonske ispravnosti kontinuiteta punjenja,odnosa čvrste faze prema tečnoj, itd.

Postrojenje za hidraulični transport sastoji se iz sljedećih uređaja sklopova i instalacija:- dozatora i uređaja za miješanje čvrste i tečne faze,- pumpnog postrojenja sa pogonskim mehanizmom,- cjevovodnih instalacija,- mjernih armatura u postrojenju i na instalacijama,

Uređaj za miješanje i dozatori mogu biti u obliku lijevka i korita. Na slici 1 prikazan je dozator u obliku lijevka.

SEMINARSKI RAD 3


1. lijevak dozatora, 2. rešetka otvora 60 mm3. cijev za vlaženje4. prihvatna cijev5. otprema materijala 6. miješalica materijala7. doprema materijala

Slika 1. Dozator-mješalica u obliku lijevka

U dozatoru-mješalici, pripremi se smješa čvrste mase određenog granulometrijskog sastava i određenog odnosa čvrste prema tečnoj fazi (Č:T).Pumpna postrojenja mogu biti sa rotacionim pogonom za sitnije materijale obično do 1 mm prečnika zrna sa gumiranim, keramičkim ili emajliranim radnim kolima kućištem pumpe, i klipne hidrauličke pumpe za transport krupnijeg materijala i gušćeg sastava. Cjevovodne instalacije su najskuplji i najosjetljiviji dio sistema. Izložene su habanju, naročito na krivinama, i stoga se rade od teško habajućih materijala, ili u specijalnoj izvedbi sa uređajima za čišćenje. Prečnik cijevi je od naročite važnosti za ekonomičan i stabilan rad sistema. Što je prečnik veći manji je otpor trenja, ali se smanjuje brzina strujanja te dolazi do taloženja čestica, smanjenja pritiska i začepljenja cijevi. Neki oblici pojačanih cijevi dati su na slici 2.

Slika 2. Oblik cijevi za hidraulični transport

Prečnik cijevi proračunava se na osnovu odabranog pritiska i usvojene brzine strujanja, to je odnos:

SEMINARSKI RAD 4


gdje su:Q - količina mješavine ( Č + T)v - brzina kretanja jalovine ( 3 - 4 puta veća od lebdeće brzine čvrste materije)

Prečnik cijevi kreće se od 125 do 200 mm.Gustina smješe, odnos Č : T je od velike važnosti. Mala količina tečnostismanjuje brzinu kretanja, smanjuje kapacitet i prouzrokuje zastoje. Suvišna količina tečne faze povećava troškove transporta i pogoršava ekonomičnost transporta. Potrošnja vode povećava se kod transporta krupnijeg i težeg materijala, a smanjuje kod transporta sitnijeg i lakšeg.Teoretska brzina lebdećeg materijala dobija se iz odnosa (Rittingen):

gdje su:d - prečnik zrna,γ - specifična masa,k- 55 koeficijent proporcionalnosti.

za d= 1 sm, 2 t/m3 brzina je:

V = 55 = 55 sm /s

U praksi se ova brzina uzima 3-4 puta veća te bi u ovom slučaju iznosila 1,6 do 2,2 m/s, što zahtijeva veću količinu tečne faze tj vode. Zavisnost brzine od specifične mase, prečnika zrna za neke materijala data je na tablici 3

Vrsta meterijala Specifična masa

Promjer zrna0,5 1,0 1,0 2,0 2,5 4,0

Lebdeća brzina v (cm/s)Šljaka visokih

peći2,5-3 55 78 110 123 156

Pješčar, stijene 2,2-3 48 67 95 106 135Pijesak 1,8-2 39 55 78 87 110

Glina,zemlja 1,5-1,6 30 43 60 67 85

Tabela 3.

Povećanjem brzine kretanja povećavaju se i otpori.Taj slučaj je povećanja specifične mase mješavine, kao i kod povećanja veličine zrna.

Količinu vode ili tečne faze potrebnu ta transport čvrste mase rasutog tereta računa se po odnosu:

SEMINARSKI RAD 5


Qv=60P.v (m3/min)

gdje su:P - površina poprečnog presjeka cijevi (m2) v - brzina kretanja mase ( m/s )

Brzinu kretanja mješavine možemo odrediti iz prethodnog odnosa ako detaljno proračunamo težinski odnos čvrste i tečne faze. Naime, masu čvrstog usitnjenog materijala moramo preračunati na specifičnu ili zapreminsku masu preko koeficijenta rastresitosti kr , a to je:

Qs = Qr / kr n naprimjer za kr = 1,5

Qs = 1/1,5 = 0.66 m3 čvrstog.

Na osnovu prednjeg za odnos Č:T=1:2 dobijamo brzinu:

v = Qč + Qt / 60 P = 0,66 + 2/60*0,01767 = 2,5 m/s

(uzet je prečnik cijevi 150 mm te je P = 0,01767 m2)

Odnos tečne prema čvrstoj fazi kreće se od 1: 1 do 5: 1 u korist tečne faze. Odnos 1:1 primjenjuje se kod povoljnih uslova transporta, ali i pored toga dolazi do taloženja materijala u transportu. Prema iskustvu u toku praćenja procesa hidro transporta utvrđuju se optimalni parametri kao i gustina.U toku rada pumpnog postrojenja dolazi do oscilacije nivoa vode u vodokaznom pokazivaču na cjevovodu. Ako su te oscilacije ravnomjerne i u granicama dozvoljenog maksimuma i minimuma onda je smješa u sistemu dobra,a ako se uopšte ne pojavljuju to je znak da je u smješi prevelika količina tečne - faze i da treba dodati čvrstu. Domet hidrauličnog transporta zavisi od otpora koji se u sistemu pojavljuju, a funkcija je sljedećih veličina:

L=H*d*2g/λ*v2

Gdje su:

H-visina dizanja (m)d-prečnik cijevi (m)g-ubrzanje zemljine težev-brzina kretanja tečnosti u cijeviλ-koeficijent koji se računa iz odnosa.

λ =(a+0,0018*γ/v*d)

Gdje su pored poznatih:a-konstantna veličina 0,02 za čistu vodu i 0,03 za mješavinu. λ =specifična masa materijala

SEMINARSKI RAD 6


uzmimo da su H-400 m,v-2,5 m/sλ-1,3

λ = (0,03+0,001 / Domet transporta:

L = 400*0,15*19,6 / 0,0248*6,25 = 4400 m .

Račun se može ponavljati povećanjem ili smanjenjem specifične mase, što odgovara promjeni količine čvrste faze, pošto je specifična masa vode konstantna. U slučaju poteškoća na dijelu cjevovoda hidrotransporta može se uključiti i komprimirani zrak, koji olakšava transport jer povećava pritisak u cjevovodu i smanjuje specifičnu masu smješe. Budući da stvara vazdušne jastuke ne preporučuje se sa horizontalnim cjevovodima, dik je poželjan na kosim i vertikalnim, naročito na kraju vodova.

2.1. Hidraulične pumpe za transport betona

Primjenu pumpi za transport betona omogućio je pronalazak aditiva za kratkotrajno usporenje vezivanja i podešavanja granulometrijskog sastava egregata. Postoje dva tipa pumpi za beton:

- klipne sa hodom klipa do 2900 mm i- rotacione, koje rade na bazi gnječenja betona.

Primjenjuju se od ranih sedamdesetih kada je u toku betoniranja televizijskog tornja u Frankfurtu postignuta visina dizanja od 310 metara i kapacitet 12m3/h.Na slikama od 3-6 prikazane su konstrukcije pumpi za beton.

Slika 3. Klipna pumpa za beton sa tablastim zatvaračem

Pogon pumpi je električni ili dizel motorima. Pogon se ostvaruje preko hidrauličnih pumpi koje postižu pritisak i do 18 MPa. Pritisak u k1ipu treba da bude od 2,4 do 3,5 puta veći nego u betonu. Osnovne karakteristike pumpi za beton su:

SEMINARSKI RAD 7


- velika manevarska pokretljivost (brzina oko 80 km/h)- velika pogonska spremnost (brzo stavljanje u pogon)- veoma lahko rukovanje koje omogućava hidraulika- malo habanje jer se klip kreće u vodenom mediju

Slika 4. Zatvarač Pumpe za beton Wioau-Scheele

1 - k1ipovi pumpe,2 - segmentni zatvarač,3 - račve cjevovoda,4 - dozator pumpe

SEMINARSKI RAD 8

Beton mora posjedovati određene kvalitetne uslove da se uspješno može transportovati. Mora imati određenu količinu finih čestica računajući i cement da beton posjeduje određeni viskozitet da bi podmazivao zidove pumpe i cjevovoda, nesmije se vezivati dok traje transport itd.

Slika 5. Dispozicija pumpe za beton Stteter

Slika 6. Dispozicija rotacione pumpe.

Proračun kapaciteta pumpi za beton zasniva se na određivanju sljedećih veličina:

Potrebnog radnog pritiska za horizontalni vod:

Ph = 0,14*L*f (104 Pa)

Potrebnog radnog pritiska na vertikalnom vodu:

Pv = 0,24*H (104 Pa)Gdje su:L-dužina voda (m)H-visina dizanja (m)f-koeficijent trenja beton/čelik (0,3-0,5). Za svaku krivinu od 90 stepeni dodaje se 10m. Kapacitet pumpe određuje se iz sljedećih odnosa:

Qh = 60*V*n (m3/h)V-zapremina cilindra i n-broj hodova klipa/min,

Qh = 60*D2*π*n*l (m3/h)

l-radna dužina klipa (m)

Izbor pumpi uglavnom se vrši prema uslovima rada i kapacitetu pri čemu se iskorištenje kapaciteta pumpe računa od 0,5 do 0,7. Za određivanje dometa pumpe koristi se orijentacioni odnos:

L+5H+10k1+5k2 ≤ 300 mGdje su:l- ukupna dužina horizontalnog vodaH-ukupna visina vodak1-broj koljena sa lukom od 90 stepenik2-broj koljena sa lukom od 135 stepeni.Za novije pumpe krajnji domet može se povećati sa 300 na 500 metara.

3. PNEUMATSKI TRANSPORT

Pneumatski transport rasipnih materijala, nije proces novijeg datuma, ali u posljednje vrijeme nalazi sve veću primjenu u industriji, građevinarstvu, rudarstvu i sl. Funkcionisanje ovog načina transporta zasniva se na uvođenju čestica čvrstih materijala u vazdušnu struju koja ih nosi na određeno mjesto. Da bi se postiglo strujanje vazduha i omogućio prenos čestica čvrstog materijala potrebno je stvoriti razliku u pritiscima na početku i kraju cjevovoda. To se postiže na dva načina:

razrijeđivanjem vazduha pomoću jakih ventilatora i vakuum pumpi, sabijanjem vazduha pomoću raznih kompresora.

Prema tome postrojenja za pneumatski transport rade kao:- usisna pneumatska postrojenja,- potisna pneumatska postrojenja i- kombinacija jednih i drugih.

Na narednim slikama šematski su prikazana sva tri načina pneumatskog transporta.

Slika 7. Šematski prikaz usisnog transporta materijala

gdje je: 1 - usisni lijevak 2 - transportni vod 3 - skupljač materijala 4 - ventil zatvarač 5 - ciklon filter 6 - vakuum pumpaPod dejstvom atmosferskog ptitiska materijal se uvlači u sistem i na kraju transportnog voda usljed pada pritiska čestice se postepeno odvajaju od vazduha, preostale se u ciklon filtru potpuno odvajaju. Mehaničkim kontrolnim zatvaranjem zatvarača može se potpuno spriječiti zaprašivanje okoline.Princip rada potisnog cjevovoda prikazan je na slici 7. Komprimirani vazduh dolazi iz kompresora preko rezervoara za vazduh i odstranjivača vlage do specijalnog dodavača materijala koji doprema materijal u cjevovod po kojem ga snažna struja vazduha potiskuje do prostora za deponovanje.

Slika 8. Šematski prikaz potisnog transporta materijala

gdje je: 1 - kompresor 2 - rezervoar za vazduh 3 - odvajač vlage 4 - cjevovod 5 - specijalni dodavač 6 - filter za vazduh

7 - prostor za materijal

U izvjesnim slučajevima potrebno je primjeniti kombinovani način pneumatskog transporta koji je prikazan na slici 9 pri kojem se materijal prvo usisava sa gomile, a potom potiskuje do posude za materijal. Usisni način transporta ne dozvoljava transport na veće dalji na niti postizanje većih kapaciteta pošto vakuum pumpe postižu podpritisak od 0,04 do 0,5 Mpa, dok kompresori postižu pritisak od 0,5 do 0,7 MPa. S druge strane kod usisnog transportovanja materijala nisu potrebni specijalni dodavači već se materijal usisava sa gomile.

Slika 8. Šematski prikaz kombinovanog transporta materijala

gdje je: 1 - usisni lijevak2 - cijevovod usisni 3 - skupljač materijala 4 - kompresor5 - ciklon fi1ter6 - potisni cjevovod 7 - specijalni dodavač

Osnovne prednosti pneumatskog transporta u odnosu na druge su:- mogućnosti transportovanja materijala u horizontalnom, kosom i vertikalnom pravcu,- pogodnost ugradnje u malim prostorima,- mogućnosti uključivanja nekih tehnoloških faza pri procesu, (otprašivanje kod mlinova)- hermetičnost cjevovoda spriječava rasipanje materijala i zagađivanje

čovjekove okoline, - moguće je materijal uzimati sa nekoliko strana i vršiti istovar na razna mjesta, - mogućnosti postizanja velikih kapaciteta na velike daljine, preko 2 km i

300 t/h. - mala investiciona ulaganja u opremu i građevinske objekte.

Nedostaci pneumatskog transporta su:- velika potrošnja energije, 8 do 14 puta je veća nego kod mehaničkog

transporta,- povećano habanje postrojenja i cjevovoda,- neminovna potreba efikasnog čišćenja da se ne zagadi okolina itd.

Međutim i pored ovih nedostataka ovaj način transporta uzima sve veće mjesto u procesu proizvodnje pogotovu tamo gdje je štetno prisustvo vlage, kao u cementnoj industriji i sličnim.

3.1. Osnovne komponente pneumatskog transporta

Kompresori; u sistemu pneumatskog transporta rasutih materijala predstavljaju, pogonske jedinice. Mogu biti sljedećih izvedbi:

klipni kompresori, rotacioni kompresori lamelarni, rotacioni vijčani kompresori, protočni rotacioni kompresori.

Klipni kompresori mogu biti jednostepeni i dvostepeni. Na slici 9 prikazan je izgled dvostepenog klipnog kompresora.

Slika 9. Prikaz klipnog kompresora

gdje je: 1. koncentrični ventil 2. klip visokog pritiska 3. međuhladnjak4. mjerač nivoa ulja5. klip niskog pritiska 6. staklo za kontrolu ulja 7. povratni ventil8. prigušivač zvuka9. suhi usisni filter

Cilindri ovih kompresora mogu biti postavljeni vertika1no, u V rasporedu i kombinovano vertikalno i drugi horizontalno. Pogon im je sa elektro motorima direktno spojeni ili preko remenja. Radni pritisak im je oko 0,8 MPa, a kapacitet zavisi od veličine cilindara i broja obrtaja. Hlađenje može biti vodeno ili vazdušno.Lanelarni rotacioni kompresor prikazan je na slici 10.

Slika 10. Rotacioni lamelarni kompresor

gdje je: 1. kućište stator kompresora2. rotor kompresora 3. osovina sa ležajima 4. usisna cijev5. potisna cijev6. nosači kompresora

Rad lamelarnog kompresora zasniva se na bazi rotacije ekscentrično postavljenog rotora sa lamelama, koje u donjm dijelu dodiruju stator i time odvajaju zonu visokog od zone niskog pritiska odnosno usisnog od kompresionog dijela kompresora. U gornjem dijelu rotora lamele, pod uticajem centrifuga1ne sile dodiruju stator i tako sabijaju vazduh do određenog pritiska. Vijčani kompresori sastavljeni su iz dva vijka koji se okreću u suprotnom smjeru preko pogonskih zupčanika zahvatajući tako vazduh i sabijajući ga na određeni pritisak. Slika 11.

Slika 11. Izgled vijčanog kompresora

gdje je: 1. kućište kompresora 2. rotacioni vijci 3.pogonski zupčanici 4. potisni vod5. ležaji kompresora

Kompresori mogu biti stacionarni i pokretni. Stacionarni kompresori postavljaju se kao kompresorska postrojenja kako se vidi na slici 12.

Slika 12. Dispozicija kompresorske stanice

gdje je: 1. kompresor2. motor3. naknadni hladnjak4. sigurnosni ventil 5. regulacioni ventil 6. potisni vod7. rezervoar vazduha

Rotacione pneumatske pumpe, djeluju na principu okretanja obrtnih klipova u zatvorenom kućištu, koji su tako konstruisani da dodiruju kućište i da se međusobno dodiruju pri vrlo malom zazoru usišući tako zrak i sabijajući ga u kompresionom prostoru. Prikazana je na slici 13.

Slika 13. Prikaz rotacione vazdušne pumpe

gdje je: 1. kućište pumpe2. rotacioni klipovi3. usisni prostor4. kompresioni prostor 5. osovine sa pogonskim zupčanicima

Uređaji za doziranje materijala su sisaljke kod usisnog načina i dodavači kod potisnog načina.

Slika 14. Shematski prikaz sisaljke

gdje je: 1. unutarnja cijev2. spoljna cijev3. spojnica4. regulator usisavanja5. vazdušna struja sa česticama materijala

Uređaji za doziranje materijala kod potisnih sistema pneumatskog transporta su različiti i brojni. Na slici 15 prikazana je dispozicija zavojnog dozatora.

Slika 15. Dispozicija zavojnog dozatora

gdje je: 1. konzolna zavojnica2. oklop3. košuljica4. komora za smješu materijala i vazduha

5. kompriminirani vazduh 6. ventil7. teg8. ventil9. osovina zavojnice10. spojnica11. ležaj na osovini

Materijal preko ulaza dozatora pada u područje djelovanja zavojnice, koja materijal doprema do komore za materijal odakle ga potiskuje i transportuje kroz cjevovod. Broj obrtaja je oko 1 000 o/min. Da ne bi došlo do prodora vazduha iz dozatora u slučaju prestanka dotoka materijala tada se ventil preko tega aktivira i zatvara isticanje vazduh ili se prostor između zlaza u dozator automatski zatvara.Komorni dodavač i prikaz njegovog djelovanja prikazan je na slici 16. Čine ga cilindrična konusna komora preko cijevi i ventila spojena sa kompresorskim postrojenjem, iz kojeg je proveden cijevni vod za transport smješe komprimiranog vazduha i rasutog materijala. U toku rada postrojenja komprimirani vazduh se dovodi iz gornjeg dijela preko ventila 5 da se stvori kontra pritisak preko perforiranih pločica 6 postavljenih po obimu konusa za transport materijala sa donjeg dijela konusa.

Slika 16. Vertikalni presjek komornog dodavača

gdje je: 1. komora dodavača 2. otvor za materijal3. regulacijoni ventil 4. cijevni vod5. ventil za komprimarani zrak 6. perforirane ploče7. regulacijoni uređaji

Na slici 17 prikazan je ćelijasti dozator kakav se upotrbeljava za zasipanje rudniničkih otkopnih prostora. Čine ga prijemni lijevak u koga se doprema materijal, stator i ćelijasti rotor i dio za potiskivanje materijala. U slučaju da se usljed abrazivnosti materijala pohabaju zidovi statora i krila rotora konstruisani su dozatori sa blago koničnim rotorom i statorim i ukošenom osovinom kako bi se veoma lahko regulisao zazor i spriječilo micanje vazduha iz dozatora odnosno sistema.

Slika 17. Ćelijasti horizontalni i kosi dozator

gdje je: 1. Prijemni lijevak 2. ćelija bubnja3. cijevni vod4. transportna traka

Sistem pneumatskog transporta materijala može se modernizovati pogotovu upogledu kontrole i praćenja procesa transporta.

3.2. Proračun pneumatskog transporta

Za proračun sistema pneumatskog transporta potrebno je odrediti sljedeće:unutrašnji prečnik cjevovoda, količinu i pritisak vazduha i snagu pogonskog motora. Pored datog ili usvojenog kapaciteta pneumatskog transporta, osnovni početni parametar je šema cjevovoda sa naznačenim horizontalnim, kosim i vertikalnim dijelovima, kao i položajima koljena, zatvarača, usmjerača itd.Sva koljena i usmjerači za dva pravca zamjenjujemo u proračunima ekvivalentnim dužinama pravih cjevovoda koji imaju iste otpore kretanju materijala.Ukupne dužine cjevovoda jednog pneumatskog sistema određuju se po odnosu:

L =Lh + Lv + Lek +Lep ( m)

gdje su : Lk - horizontalne dužine dijela cjevovoda (m), Lv - vertikalne dužine dijelova cjevovoda (m), Lek - ekvivalentne dužine koljena (m), Lep - ekvivalentne dužine prebacivača (m),

Jednačina kretanja čestica u struji vazduha u vertikalnoj cijevi iznosi:

gdje su: Fr - sila kojom struja vazduha djeluje na tijelo u daN,

G - masa čestice materijala (daN),

- ubrzanje tijela m/sec,

Eksperimentalno je utvrđeno da se sila Fr može odrediti odnosom:

gdje su: f - koeficijent koji zsvisi od oblika zrna materijala ρ - gustina vazduha kg/m3

A - površina projekcije tijela na pravac brzine strujanja vazduha u m, vv - brzina vazduha m/sec, v - brzina čestice m/sec,

U zavisnosti od odnosa sila Fr i G, mogu nastupiti sljedeći slučajevi:Fr > G u ovom slučaju je i ubrzanje čestice dv/dt > 0 i čestica se kreće

naviše sa izvjesnim ubrzanjem. .F r< G , tada je dv/dt i čestica se kreće sa negativnim ubrzanjem

odnosno pada.Fr = G i dv/dt = 0 , čestica materijala se nalazi u mirovanju i lebdi struji vazduha.

Brzina vazdušnog toka kada čestica materijala lebdi u struji vazduha nazivase brzina lebdenja vl i tada je v=0.Brzina lebdenja zavisi od oblika tijela. Ako pretpostavimo da tijelo ima oblik lopte, brzina lebdenja izračunaće se uz pretpostavku da je Fr = G te je:

odatle je:

(m/sec)

Koeficijent oblika lopte f utvrđen je eksperimentalnim opitima, i iznosi 0,23

pa prema tome brzina lebdenja će iznositi:

(m/sec)

Za tijela drugih oblika brzina lebdenja se dobija iz odnosa:

(m/sec) gdje su pored poznatih:

c - koeficijent koji uzima u obzir oblik tijela, ym - gustina materijala u kg/m3

Vrijednosti koeficijenta c su za razne oblike materijala: - za loptasti oblik zrna ………………………... 1- za loptasti oblik sa neravninama ……………. 0,64- za tijelo produženig loptastog oblika neravno .. 0,57 - za tijelo pločastog oblika …………………… 0,45

Da bi se materijal mogao kretati po cjevovodu, potrebno je da brzina vazduha bude znatno veća od brzine lebdenja.Potrebnu brzinu vazduha teoretski je vrlo teško odrediti s obzirom na dimenzije čestica materijala, koji se pneumatski transportuje, na njegovu specifičnu masu, na dužinu cjevovoda, na stepen koncentrisanosti, potrebna brzina vazduha iz tih razloga se određuje na osnovu eksperimentalnih istraživanje transportovanjem različitih materijala. Od pravilnog izbora brzine vazduha zavisi potrebni kapacitet kompresora, kao i pritisak vazduha u cjevovodima, jer sa povećanjem brzine rastu i otpori u mreži.Brzina vazduha na dijelu pneumatskog uređaja gdje je pritisak približno jednak atmosferskom, a to je slučaj kod usisavanja materijala ili na ispusnom otvoru potisnih pneumatskih uređaja (p je oko 1 bar) može se odrediti prema sljedećem odnosu (I.S.Segal)

gdje su: α - koeficijent koji uzima u obzir veličinu materijala (u tablici).

B - (2 - 5)10-3 koeficijent koji uzima u obzir osobine materijala – manje vrijednosti su za suhe praškaste materijale.

Vrijednost koeficijema (a)

Vrsta materijala Najveći komadi čestica a max.(mm)

Koeficjenta (a)

Praškasti materijal 0,001 – 1 10 – 16 (3,2-5,1)Zrnasti jednorodni 1 – 10 17 – 20 (5,4-6,3)

Sitnokomadni jednorodni 10 – 20 17 – 22 (5,4-7,1)Srednji komadni jednorodni 22 – 25 40 – 80 (7,0-8,0)

Tabela br.2

Brzina čestica materijala,pri brzini u vertikalnoj cijevi, nezavisno od početne brzine, brzo se približava vrijednosti:

U horizonta1noj cijevi brzina kretanja materijala se brzo približava vrijednosti nešto manjoj od brzine vazduha: v = 0,85 vv (približno)Odnos težinskog kapaciteta pneumatskog transportnog postrojenja prema težinskoj potrošnji vazduha, naziva se koeficijent koncentracije smješe i određuje se odnosom:

gdje su: Q - potrebni kapacitet uređaja kN/h

G - potrebna potrošnja vazduha daN/sec.

Koeficijent koncentracije smješe je jedan od važnijih parametara za procjenu ekonomičnosti transporta, što je on veći to je potrošnja vazduha manja. Treba imati u vidu da se sa povećanjem koncentracije smješe povećava mogućnost zagušivanja cjevovoda naročito na koljenima. Pored ovoga, koeficijent k zavisi i od dužine vodova, jer se materijal premješta po cijevima na račun energije vazduha koji se širi, pa je potrebna veća količina vazduha za transport iste količine materijala na veće rastojanje, drugim riječima sa povećanjem dužine transporta opada koeficijent koncentracija smješe.U tablici 2 date su vrijednosti koeficijenta k za razne materijale, za razne dužine, transportovanja i razne pritiske vazduha.Potrošnja vazduha - zapreminska (pri atmosferskom pritisku)

Gustina atmosferskog vazduha zavisi od temperature i vlažnosti, i može se uproračunima uzeti da je km/m3.Prečnik cjevovoda, kod uređaja sa jednakim prečnikom, a promjenjivom brzinom kretanja vazduha, dobije se iz odnosa:

(m)

Detaljan proračun cjevovoda može se izvršiti po metodi I.S. Sega1a.

Vrsta materijala Tip uređaja Šema uređaja k

Zrno Usisni sistem

Jednostavna šema – horizontalna, vertikalna

ogran.dužina23 - 25

Slično gornjem, sa savitljivim cijevima i koljenima 18 – 22

Složeni šematski ogranci, ugibljiva, savitljiva i duža cijev 15 – 18

Rasipni materijal srednje gustoće

2000 kg/m3

Uređaj sa niskim pritisakom vazduha p = 0,5 – 1 bara 25 – 40Uređaj sa srednjim pritisakom vazduha p = 1,5 – 2 bara 15 – 20

Uređaj sa niskim pritisakom vazduha p = 1 bar 50 – 60

Teški rasipni materijali 2500 kg/m3

Uređaj sa srednjim pritisakom vazduha p = 1,5 – 2 bara 30 – 40Uređaj sa visokim

pritisakom vazduha p = 2,5 bara 20 – 30

Tabela br.3

Kod horizontalnih cjevovoda, pri prolasku čistog vazduha, može se napisati zavisnost izmedu pritiska vazduha na početku cjevovoda i pritiska na kraju cjevovoda i to:

za uređaje sa potisnim dejstvom,

za uređaje sa usisnim dejstvom,

gdje su: Pp - pritisak na početku cjevovoda,Pk - pritisak na kraju cjevovoda,h - koeficijent otpora kretanju čistog vazduha,d - unutrašnji prečnik cjevovida (m),

Opiti pokazuju da se gornji odnos može primjeniti za tok vazduha pomiješanog sa česticama sitnog materijala samo sa izmjenjenim koeficijentom otpora h, koji u ovom slučaju zavisi i od koncentracije smješe.

h = β·kβ - koeficijent koji se određuje opitnim putem i koji zavisi od veličine s.a,

Slika 13 prikazuje zavisnost veličine β od veličine s

Slika 18. Zavisnost koeficjenta od veličine s

Pored otpora u cijevima potrebno je uzeti u obzir gubitke pritiska u vezi sadizanjem materijela na visinu H.

gdje su: H - visina dizanja u m, ρv - gustina vazduha sa potisnim dejstvom 1,6 - 2 kg/m3,

a sa usisnim dejstvom ρv = 1 kg/m3.

Ovu veličinu treba dodati odnosno oduzeti kod proračuna za pritiake na početku Pp i kraju cjevovoda Pk zavisno od predznaka (pritisak ili potpritisak). Pritisak koji daje kompresor treba da je za 15 do 25 % veći od pritiska na početku cjevovoda uvećanog za pad pritiska dP u cjevovodu od kompresora do dodavača.

a - koeficijent koji uzima u obzir pad pritiska u dodavaču 1,15 - 1,25

Snaga pogonskog motora kompresora je:

gdje su: Am - rad koji se na sabijanje lm3,vazduha i koji zavisi od karaktera procesa sabijanja vazduha u kompresoru (adijabatsko,izotermsko,politropsko)

Vk - kapacitet kompresora m3/mon, n - 0,55 - 0,75 ukupan stepen korisnog dejstva kompresora,

Pri izotermskom sabijanju je:

Po - 1 bar atmosferski pritisak.

Stalna kontrola ključnih parametara u sistemu pneumatskog transporta materijala i pravovremeno otklanjanje svih poremećaja je solidna garancija uspješnom funkcionisanju ovog sistema transporta materijala.Kontrolu funkcionisanja je moguće skoro potpuno automatizirati.

4. L I T E R A T U R A

Dr Ahmić R. Abdulah; Sarajevo 1996god; Pretovarna i transportna mehanizacija,

www.google.com www.transport.com

http://www.transport.com/

http://www.google.com/

Documents

Hidraulični i Pneumatski Transport Materijala