Seminarski rad iz transportnih sistema

Tema:Pneumatski i hidraulični transporteri

Student: Profesor:tamo neko :P / 2008 Dr. Milivoje Ćućilović

1. UVOD...........................................................................................................................3

2. PNEUMATSKA TRANSPORTNA POSTROJENJA....................................................4

2.1 OSNOVNE KARAKTERISTIKE PNEUMATSKIH TRANSPORTERA........................................4

3 ELEMENTI PNEUMATSKIH TRANSPORTNIH POSTROJENJA................................7

4. PRORAČUN PNEUMATSKIH TRANSPORTERA....................................................10

5. HIDRAULIČNA TRANSPORTNA POSTROJENJA..................................................15

5.1 OSNOVNE KARAKTERISTIKE HIDRAULIČNOG TRANSPORTERA.....................................15

6. REŽIMI STRUJANJA HIDRO SMEŠE......................................................................17

7. ELEMENTI HIDRAULIČKIH POSTROJENJA..........................................................18

8. TEORISKE OSNOVE PRORACUNA HIDRAULICKOG TRANSPORTA.................20

LITERATURA................................................................................................................23

2

1. UVOD

Vazduh i voda se mogu iskoristiti kao radni fluid za transport određenih vrsta materijala. Ovakav transport se obavlja uz pomoć aero ili hidro smeše čijim se proticanjem kroz cevovod prenosi određen teret na određenu udaljenost. Pri tome se podrazumeva da su teret i radni fluid dve različite smeše između kojih ne sme doći do bilo kakvih fizičkih ili hemijskih reakcija.

Pneumatska transportna postrojenja kao radni fluid koriste vazduh ili neki drugi neutralnii gas, dok se kod hidrauličnih transportnih postrojenja kao radni fluid koristi voda.

3

2. Pneumatska transportna postrojenja

2.1 Osnovne karakteristike pneumatskih transportera

Pneumatski transport rasipnih materijala nije proces novijeg datuma, ali u poslednje vreme nalazi sve veću primenu u industriji, građevinarstvu, rudarstvu i sl. Funkcionisanje ovog načina transporta zasniva se na uvođenju čestica čvrstih materijala u vazdušnu struju koja ih prenosi na određeno mesto kroz cevovod. Čestice materijala se mogu kretati klizeći, kotrljanjem ili lebdenjem u struji vazduha. Kao radni fluid mogu se koristiti i ugljen dioksid ili interni gas. Da bi se postiglo strujanje vazduha i omogućio prenos čestica čvrstog materijala potrebno je stvoriti razliku u pritiscima na početku i kraju cevovoda. To se postiže na dva načina:

- razređivanjem vazduha pomoću jakih ventilatora i vakum pumpi, - sabijanjem vazduha pomoću raznih kompresora.

Prema principu dejstva pneumatska postrojenja mogu biti:

-Postrojenja kod kojih čestice materijala u toku kretanja kroz cevovod lebde sa

vazduhom; μ≤100 (krupnoća zrna do 40 mm, brzina vazduha do 40 m/s, brzina čestica ϑm≤ϑ vz ),

-Postrojenja kod kojih se smeša kreće kroz cevovod sa visokom koncentracijom

u gustom sloju, μ≥200÷600 (brzina transportovanja materijala ϑm=(0,5÷0,9 )⋅ϑ vz

odnosno 0,5÷5 , (m / s) ,-Pneumatsko-gravitaciona korita kroz koja se aero smeša pod dejstvom

gravitacione sile kreće prirodnim samotokom; μ=60÷150 .

μ=Qm

Q vz - koeficijent koncentracijeGde su: Qm , ( t /h ) -kapacitet postrojenjaQvz , ( kg/ s) -masa utrošenog vazduha.

Prema tome postrojenja za pneumatski transport kod kojih čestice materijala lebde u struji vazduha možemo podeliti na:

- usisna pneumatska postrojenja,- potisna pneumatska postrojenja i

4

- kombinacija jednih i drugih.

Na narednim slikama su prikazana sva tri načina pneumatskog transporta.

1.Usisni pneumatski uređaj

1-vakum pumpa, 2-motor, 3-usisna korpa, 4-izlazna cev, 5-cevovod, 6-odvajač,7-cev, 8-ventil, 9-bunker, 10-filter, 11-ventil, 12-cev

Pod dejstvom atmosferskog pritiska transportni materijal se uvlači u sistem i dolazi do odvajača gde smeša dobija kružno kretanje. Usled pada pritiska u odvajaču, čestice se postepeno odvajaju od vazduha i padaju naniže, preostale se u ciklon filteru potpuno odvajaju tako da prečišćen vazduh izlazi preko vakum pumpe u atmosveru. 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. Kod usisnog transportovanja materijala nisu potrebni specijalni dodavači već se materijal usisava sa gomile.

5

2. Potisni pneumatski uređaj

1-kompresor ili pumpa, 2-rezervoar za vazduh, 3-cevovod, 4-dodavač, 5-cevovod, 6-istovarivač, 7-ventil, 8-cevovod, 9-potiskivač, 10-cev

Kompresor proizvodi vazdušnu struju pod pritiskom koja potiskuje (gura) transportni materijal kroz cevovod. Vazduh dolazi u komoru za formiranje smeše gde se meša sa nasipnim materijalom. Iz komore se smeša kreće do komore odvajača do mesta istovara. Potisnim uređajima se ostvaruju veće razlike pritisaka pa je moguće transportovati teži teret na veća rastojanja(do 1000 m) i sa većom visinskom razlikom(do 100 m).

3. Kombinovano usisno-potisno postrojenje

U izvesnim slučajevima potrebno je primeniti kombinovani način pneumatskog transporta koji je prikazan na slici 3. pri kojem se materijal prvo usisava sa gomile, a potom potiskuje ka mestu istovara.

Osnovne prednosti pneumatskog transporta u odnosu na druge su:

- mogućnost transportovanja materijala u horizontalnom, kosom i vertikalnom pravcu;- pogodnost ugradnje u malim prostorima;- mogućnosti uključivanja nekih tehnoloških faza pri procesu transporta;- hermetičnost cevovoda sprečava rasipanje materijala i zagađivanje zivotne sredine;- moguće je materijal uzimati sa nekoliko strana i vršiti istovar na razna mesta;- mogućnosti postizanja velikih kapaciteta na velike daljine, preko 2 km i 300 t/h;- mala investiciona ulaganja u opremu i građevinske objekte;- visok stepen automatizacije;- mali gubici materijala.

Nedostaci pneumatskog transporta su:

- velika potrošnja energije, 8 do 14 puta je veća nego kod mehaničkog transporta;- povećano habanje postrojenja i cevovoda;- neminovna potreba efikasnog čišćenja vazduha da se ne zagadi okolina.

6

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

3 Elementi pneumatskih transportnih postrojenja

Cevovodi su osnovni elementi pneumatskog postrojenja.Cevovodi se mogu izrađivati od čeličnih šavnih ili bešavnih cevi dužine 1-2 m koje se spajaju prirubnicama.

Usisna korpa ili levak se koristi kod usisnih postrojenja.Usisni levak je spojen sa cevovodom i služi da čestice materijala zahvaćene vazduhom uvlači u cevovod. Od ispravno oblikovanih usisnih levaka zavisi rad i ekonomičnost (količina vazduha) celog postrojenja.

Šematski prikaz usisne korpe

1-unutrašnja cev, 2-spoljna cev, 3-Spojnica, 4-regulator usisavanja, 5-vazdušna struja sa česticama materijala

Dodavači se koriste kod potisnih pneumatskih postrojenja.Dodavači služe da regulišu spuštanje materijala iz bunkera u komoru doboša odakle se presipa u cevovod.Uređaji za doziranje materijala kod potisnih sistema pneumatskog transporta su različiti i brojni.

7

Vertikalni presek komornog dodavača

1-komora dodavača, 2- otvor za material, 3-regulacioni ventil, 4-cevni vod, 5- ventil, 6-perforirane ploče 7. regulacioni uređaji

Ćelijasti, horizontalni i kosi dozator

Istovarni uređaji, u obliku vertikalnih cilindričnih sudova, ugrađuju se na kraju trase. Oni služe da odvoje čestice materijala od vazdušne struje.Odvajanje se postiže velikim smanjenjem brzine kretanja smeše usled čega čestice ispadaju kao posledica usporenog toka vazduha.

8

Filteri su uređaji za prečišćavanje vazduha. Koriste se za prečišćavanje iskorišćenog vazduha pre puštanja u atmosferu. Razlikujemo vodene filtere, suve-rukavne filtere (od tekstila ili tkanine) i centrifugalne filtere.

Kompresori u sistemu pneumatskog transporta rasutih materijala predstavljaju pogonske jedinice. Razlikujemo klipne, rotacione i centrifugalne kompresore.Klipni kompresori mogu biti jednostepeni i dvostepeni. Na slici 4. prikazan je izgleddvostepenog klipnog kompresora.

Slika 4. Klipni kompresor

1- koncentrični ventil, 2- klip visokog pritiska, 3- međuhladnjak, 4- merač nivoa ulja, 5- klip niskog pritiska, 6- staklo za kontrolu ulja, 7- povratni ventil, 8- prigušivač zvuka 9- suvi usisni filter

9

Slika 5. Rotacioni lamelarni kompresor

1-kućište stator kompresora, 2- rotor kompresora, 3- osovina sa ležajevima, 4- usisna cev, 5- potisna cev, 6- nosači kompresora

4. Proračun pneumatskih transportera

Napor-pritisak

Razlika pritisaka na krajevima cevi predstavlja napor (pritisak) koji je potreban za dostizanje odgovarajuće brzine smeše i savladavanje otpora pri kretanju smeše. Taj napor (pritisak) se moze izraziti na sledeći način:

H p=Hdin+H st , (kg /m2) , (mm vod . stuba ) gde su:

H p - ukupni naporHdin -dinamički napor koji je potreban da smeša dostigne odgovarajuću brzinu (za savladavanje inercije materijala i vazduha)H st -statički napor potreban za savladavanje otpora koji se javljaju pri kretanju smeše

Pretpostavimo da se smeša kreće kroz cevovod konstantnog poprečnog preseka i da čestice padaju slobodnim gravitacionim tokom. Energija strujanja na mestu utovara se troši na ostvarivanje i održavanje potrebne brzine kretanja materijala. Vazduhu takođe treba nametnuti kretanje koje se može napisati kao:

10

Hdin⋅A⋅ϑvz=Qvz⋅ϑvz2

2⋅g⋅3,6+Qm⋅ϑm2

2⋅g⋅3,6, (kgm / s)

gde su:

A , (m2) -površina poprečnog preseka,ϑ vz , (m/ s ) -brzina vazduha,ϑm , (m /s ) -brzina materijala,Qvz , Qm , ( t /h ) - težina vazduha, odnosno materijala.

Zatim sledi:

Hdin= ρvz⋅ϑvz2

2⋅g⋅(1+μ⋅

ϑm2

ϑvz2

), (kg /m2) , (mm, vod . stuba )

Statički napor:

H st=H1+H2+H3 gde su:

H1 -gubitak napora na podizanje smeše materijala i vazduhaH2 -gubitak napora na trenje prihvatanja smeše kroz cevovodH3 -gubici napora u elementima armature.

1. Gubitak napora na podizanje smeše iznosi:

H1⋅A⋅ϑ vz=Q vz+Qm

3,6⋅h , ( kgm /s )

gde je

h , (m ) -visina smeše Sledi:

H1=(1+μ )⋅ρvz⋅h , (kg /m2) , (mm, vod . stuba )

2.Gubitak napora na trenje:

H2 '=λvz⋅ϑvz2

⋅ρvz2⋅g

⋅Ld, (kg/m2)

gde je λvz -hidraulički koeficijent otpora kretanja vazduha

11

Sekundarni rad potreban za savladavanje otpora kretanja vazduha izražava se na sledeći način:

H2 cdot A cdot ϑ rSub { size 8{ ital vz } } =λ rSub { size 8{ ital vz } } cdot { {ϑ rSub { size 8{ ital vz } rSup { size 8{2} } } cdot ρ rSub { size 8{ ital vz } } } over {2 cdot g} } cdot A cdot ϑ rSub { size 8{ ital vz } } cdot { {L} over {d} } =λ rSub { size 8{ ital vz } } cdot { {Q rSub { size 8{ ital vz } } cdot ϑ rSub { size 8{ ital vz } rSup { size 8{2} } } } over {3,6 cdot 2 cdot g} } cdot { {L} over {d} } ,`` left ( ital kgm /s right )} {¿

ρvz⋅A⋅ϑvz=Qvz

3,6, ( kg )

- sekundarni utrošeni vazduh

Pod predpostavkom da su brzine vazduha i materijala jednake određuje se gubitak napora na trenje. Prema predhodnom moze se napisati sledeće:

H2⋅A⋅ϑ vz=λsm⋅(Qvz+Qm)⋅ϑ

vz2

2⋅g⋅3,6⋅Ld, (kgm /s )

- iz ove jednačine se određuje napor koji se troši za savladavanje otpora:

H2=λsm⋅Ld⋅ϑvz

2⋅g⋅(1+μ )⋅ρvz , (kg /m2 ).

λsm -koeficijent otpora kretanju smeše.

3. Gubitak napora na elementima koji daju lokalne otpore kretanju izračunavamo na dva načina:

Prvi: Gubici se izražavaju u funkciji dinamičkog pritiska preko koeficijenta

lokalnog otpora ξk :

H3

(1 )=ξk⋅ϑvz2

⋅ρvz2⋅g

, (kg /m2 ).

ξk=0,5⋅(1− Am

As ), ξs=(1− Am

As)2

Drugi: Lokalni otpori u kolenima, usmerivačima, odvajačima se izražavaju u ekvivalentnim dužinama horizontalnih delova.

Lekv=∑ Lh+∑ Lv+∑ Lk+∑ L p+∑ Lc , gde su:

∑ Lh ,∑ Lv -odgovarajući zbir horizontalnih i vertikalnih delova

∑ Lk ,∑ Lp ,∑ Lc -odgovarajuća suma dužina ekvivalentnih po otvoru u

12

kolenima, usmerivačima i odvajačima.

Za krivoliniske delove trase ekvivalentna dužina zavisi od odnosa poluprečnika zakrivljenosti kolena i prečnika cevovoda i iznosi:

H3

(2 )=λ⋅Lekv

d⋅ϑvz2

⋅ρvz

2⋅g .

Ukupan napor svih gubitaka iznosi:

H p=Hdin+H1+H2+H3 ako zamenimo pojedinačne vrednosti dobijamo:

H p=ρvz⋅ϑvz2

2⋅g⋅[(1+μ⋅

ϑm2

ϑvz

2 )+ λsm⋅Ld⋅(1+μ )+λvz⋅

Lekv

d ]+ρvz⋅h⋅(1+μ )

Radne brzine

Brzinu pri kojoj čestica lebdi u struji vazduha određuju osobine materijala:

ϑ vz=c1⋅Um⋅√ ρmρvz

, (m /s ) gde su:

Um , (m ) -veličina zrna materijala,c1 -koeficijent koji zavisi od veličine,oblika i površine čestica.

Brzina vazduha u cevima nije konstantna i direktno zavisi od pritiska:

ϑ vz≈1pv .

Pritisak vazduha u pravcu prenosa se smanjuje zbog otpora dok brzina vazduha raste:ϑ v=c2⋅√ ρvz⋅g+c3⋅Lr2 , (ms−1)

gde su:

c2 -koeficijent krupnoće čestica c3=(2÷5 )⋅10−5 , (1/ms ) -za praškaste i suve materijale biraju se manje vrednosti.

Prečnik cevovoda ako je promenljiva brzina vazduha iznosi:

13

d=√ 4⋅V vz

π⋅ϑ vz

=0,6⋅√ Qμ⋅ρv⋅ϑ v

, (mm )

p1

p2

=V 2

V 1

=ρ1

ρ2

=A2⋅¿⋅V

2

A1⋅V 1

¿ i

p0

pv

=ρ0

ρv odakle sledi:

ρv=ρ0⋅pvp0 .

Zamenom u predhodni obrazac dobija se :

d=0,6⋅√ Q⋅p0

μ⋅ρ0⋅ϑ v⋅pv

, (mm )

Brzina u bilo kom preseku cevovoda pri konstantnom prečniku je obrnuto proporcionalna pritisku:

ϑ vz=ϑ0⋅p0

pv .

Pritisak u cevima

Kod potisnih pneumatskih postrojenja apsolutni pritisak na početku cevovoda je:

p0≈105⋅√1+θ⋅μ⋅Lr⋅ϑ

v2

d+ ph , (Pa )

.

θ=f ( j ) -eksperimentalni koeficijent

j=μ⋅Lr⋅ϑv2

d, (m2 /s2)

-za potisna nadpostrojenja

Pad pritiska zbog podizanja mase stuba aero smeše je:

ph=h⋅ρvz⋅g⋅μ , (Pa ) gde je:ρvz=1,6÷2 , (kg /m3 ) -srednja gustina vazduha kod nadpritisnih postrojenja ρvz=1 , (kg /m3 ) -srednja gustina vazduha kod usisnih postrojenja.

Apsolutni pritisak na kraju transportnog cevovoda kod usisnih pneumatskih postrojenja je jednak:

14

pk≈105⋅√1−θ⋅μ⋅Lr⋅ϑ

v2

d±ph , (Pa )

θ=1,5⋅10−7 -eksperimentalni koeficijent za usisna postrojenja.

Snaga (napor) izvora vazduha

Snaga napora zavisi od radnog I atmosferskog pritiskapp=p0+ pz , (Pa ) ,pp=( p a−pk )+ pz , (Pa )

gde su:

pa≃0,1 , (MPa ) -atmosferski pritisak,pz , (Pa ) -pad pritiska između izvora pritiska I dodavača materijalapz≃0 ,03 , (MPa ) -kod potisnih sistemapz≃0 ,02 , (MPa )-kod usisnih sistema

p=Ai⋅V p

η0

, (W ) gde su:

Ai -specificni rad pri izotermskoj kompresiji, (J /m3 ) :

Ai=225553⋅Pa⋅L⋅g⋅pp

pa -za potisne sisteme.

5. Hidraulična transportna postrojenja

5.1 Osnovne karakteristike hidrauličnog transportera

Hidraulični transporteri se koriste za transport nasipnih materijala uz pomoć vodene struje kroz cevi ili otvorena korita. Ovakav način transportovanja se zasniva na prenosu energije kretanja odnosno strujanja vode na čestice materijala koje u njoj lebde i zajedno se kreću po transportnom koritu ili kroz cev.

U opstem slučaju hidraulična postrojenja možemo podeliti na :- otvorena - sa slobodnim gravitacionim tokom smeše- zatvorena -pritisna sa prinudnim kretanjem smeše vode i materijala.

Prema načinu uvođenja materijala u cevni transport, hidraulična postojenja pod pritiskom mogu da se podele na:

- usisna i - potisna postrojenja.

15

Kod usisnih postrojenja se hidro smeša formira na usisnoj korpi. Ovakva smeša prolazi kroz pogonsku pumpu dok je ona dalje potiskuje kroz cevovod. (slika 1a).

Kod potisnih postrojenja čista voda se usisava i potiskuje uz pomoć pumpe. Dozatorom se u već formiranu struju vode, na određenom mestu ,zasipa materijal i formira struja hidro smeše (slika 1b).

Slika 1. Šema hidrotransportnih pumpnih uređaja a) zatvoreni sistem sa usisavanjem hidro smeše

b) sa naknadnim formiranjem smeše

1-pumpa, 2-prijemni uređaj, 3- provodnik pulpe, 4-aparat za sušenje, 5- bunker, 6-taložnik, 7-pumpa, 8- cevovod prečišćene vode, 9- centrifugalna pumpa za čistu vodu, 10-dodavač za dovod materijala (pulpe) u transportni cevovod.

Osnovne prednosti hidrauličnih postrojenja:

- prenošenje na velike udaljenosti;- mogu se ostvariti veliki kapaciteti;- postrojenja su jednostavna;- troškovi transportovanja su jeftini;- mogućnost povezivanja sa drugim radovima pranje, hlađenje, granulacija,

sortiranje po krupnoći...;- moguća potpuna automatizacija rada postrojenja.

Osnovni nedostaci hidrauličnih postrojenja:

-ograničenost transporta samo određenih materijala ;-visoka vlažnost materijala;-mogućnost zamrzavanja;-velika potrošnja vode.

Ovaj način transporta se primenjuje u građevinarstvu za velike zemljane iskope, za vađenje peska i šljunka iz vode (refuliranje). Takođe se koristi za transport i izvoz uglja raznih sirovina, ruda i rudnih anglomerata. Hidraulična transportna postrojenja

16

se mogu koristiti za snadbevanje vodom velikih gradova iz akumulacionih jezera i za rad gradske vovodne mreze.

6. Režimi strujanja hidro smeše

Strujanjem fluida se transportuje hidromešavina, a usled činjenice da je brzina usmerena vertikalno u odnosu na strujnice, to se pri turbulentnom strujanju tečnosti prenošenje čvrstih čestica ostvaruje neravnomerno i sa prekidima. Prenos zavisi od krupnoće i gustine čvrstih čestica. Čestice se mogu premeštati u lebdećem stanju, poskakujući ili klizeći po dnu. Ovakvo kretanje se može predstaviti kao kretanje u skokovima.

Pre odvajanja svake pojedinačne čestice sa dna cevi prethodi njeno pokretanje iz mesta, otrzanje od dna, a srednja brzina strujnog toka koja odgovara takvom stanju naziva se brzina otrzanja.Povećavanjem brzine strujanja čestice se odvajajaju od dna i kreću se u skokovima. Dužina putanje koju opisuju sitne čestice raste sa porastom brzine struje.

U zavisnosti od sastava disperzije, kao smeše materijala i vode, obrazuju se različite dvokomponentne sredine, koje mogu da se razvrstaju na:

- finodisperzione (čestice krupnoće 0,05…0,75mm), - grubodisperzione (čestice krupnoće 0,15…1,15mm) i - nejednorodni desperzioni sistemi (čestice krupnoće >od 1,5mm).

Razlikuju se sledeći rezimi strujnog toka hidro smeše kroz cevovod:

1) Kretanje koje je blisko ravnomernom transportu tvrdih čestica koz čitav poprečni presek cevovoda i koje je praktično moguće kod finodisperzionih i drugih oblika hidro smeša ali kada su veće brzine strujnog fluida. Međutim ovaj režim izaziva veće gubitke energije pri transportu jedinice mase tereta.

2) Kretanje struje sa neravnomernom raspodelom tvrdih čestica materijala kroz poprecni presek cevi. Ovaj rezim nastaje kada je srednja brzina toka jednaka kritičnoj brzini – odnosno brzini pokretanja. Kretanjem tvrdih čestica kritičnom brzinom ostvaruje se minimalna potrošnja energije pri transportu cevovodima. Zbog toga u praksi treba težiti da brzina kretanja čestica u toku transporta bude nešto veća od kritične brzine (obično je za 6…20% veća), kako bi se sprečilo taloženje čestica pri dnu unutrasnjeg zida cevovoda.

3) Kretanje struje sa delimičnim taloženjem čestica i stvaranjem nepokretnog sloja na dnu cevovoda. Pri ovakvom režimu ponekad se obavlja prenošenje abrazivnih materijala, zbog manjeg habanja cevovoda. Pri tome se cevovod periodično ispira čistom vodom.

17

Konzistencija disperzije predstavlja zapreminski odnos između čvrste i tečne komponente:

S=V T

V v gde su:

V T , (m3 /h ) - zapreminski kapacitet korisnog teretaV V , (m3/h ) -zapreminski utrošak vode

Konzistencija disperzije zrnastog materijala i vode obično se kreće u granicama 0,4 – 0,5 ili usitnjenu rudu 0.33 – 0.25.

Zapreminska koncentracija materijala u hidrosmeši:

μ=V T

V sm

=V T

V T+V V

=ρT− ρVρ sm−ρV

<1

Gde je:

V sm , (m3 /h ) -zapreminski kapacitet smeše.

Konzistencija i koncentracija smeše su u sledećem odnosu:

S = μ(1−μ )

7. Elementi hidrauličkih postrojenja

Pumpa za pogon hidro smeše ili vode u cevovodima je osnova hiidrauličnog transportnog uređaja.Ovaj pogon se ostvaruje uz pomoć klipnih ili centrifugalnih jednostepenih ili dvostepenih pumpi. Klipne pumpe ostvaruju visok pritisak ali je protok smeše neujednačen i izraženo je habanje delova. Centrifugalne pumpe imaju veću otpornosti na habanje i obezbeđuju ravnomeran protok hidro smeše. Ove pumpe imaju mali broj lopatica i veće otvore za prolazak komadnih materijala.(slika 2). Pumpa se usvaja pri proračunu cevovoda prema njenim karakteristikama, u zavisnosti od ukupne međuzavisnosti napona, pritiska, snage, koeficijenta korisnog dejstva i dozvoljene usisne visine, a u zavisnosti od protoka (napajanja) pri konstantnoj učestalosti obrtaja pumpnog kola.

18

Slika 2. Pumpa za hidraulični transport

Hidrosmeša se kreće prema centru pumpnog kola (5) preko usisnog cevovoda (1) i levka (2) koji je vezan za prednji poklopac (3) tela pumpe (4). Hidrosmeša prolazi kroz međulopatični prostor kola (5), dospeva u odvodni kanal tela pumpe iz koga izlazi cevovod pulpe (6).

Cevovod je opremljen zasunima i ventilima pomoću kojih se upravlja i reguliše rad postrojenja.Cevovodi mogu da se izvedu i kao cevi monolitnog zavarenog oblika (sa uzdužnim ili zavojnim šavom cevi), a spajaju se prirubnicama u obliku zavarene ili vijčano razdvojive veze. Kompezacija temperaturnih dilatacija ostvaruju se preko zaptivnih kompezatora.Kolena su brzo hodajući elementi cevovoda. Raširena je primena kolena sa izmenjenim čeličnim ulošcima. Radijus zaobljenja kolena obično iznosi 500…700 mm, a debljina uloška je u granicama 30…85 mm. Efikasna je i primena armiranih kolena, brušenih granitom ili nekim drugim mineralom. Eksplatacioni vek ovakvih kolena je za 4…5 puta duži od veka čeličnih kolena (slika 3)

Slika 3. Armirana kolena provodnika pulpea) Oblogana čeličnim segmentima; b) Oblagana sekcijama od bazalta

19

Sito odvaja krupnokomadni materijal od vode.

U rezervoarima-hidrociklonima se odvajaju čestice sitnijeg materijala.

Povratni ventil se postavlja na napornom (pritisnom) vodu za sprečavanje hidrauličnog udara pumpe koji može da nastane usled isključenja pumpe i kretanja struje hidro smeše u suprotnom smeru. Pri većoj transportnoj daljini hidro smeše (pulpe), neutralisanje hidrauličnog udara ostvaruje se ugradnjom vazdusnog stuba-kape.

Dodavačima, koji mogu biti sa neprekidnim lii cikličnim dejstvom,dozira se nasipni material u komoru za obrazovanje hidrosmeše.

Dozatori sa komorama ciklično zasipaju struju vode nasipnim materijalima.

Otvorena transportna korita se postavljaju pod nagibom 30÷80%. Kod ovih korita smeša se kreće slobodnim gravitacionim tokom.Korita trapeznog oblika koriste se za transport nasipnih komadnih materijala. Za transport glinastih materijala ili peska korita su polukruznog preseka,radi manjeg otpora kretanju smeše.

Manometrom odnosno vakumometrom se ostvaruje kontrola rada, ispravnost hidrauličnog transportnog uređaja.

20

8. Teoriske osnove proracuna hidraulickog transporta

Polazni podaci pri proračunu su kapacitet hidrauličnih istalacija, karakteristike trase, gustina hidro smeše kao i mehanička svojstva transportnog materijala (krupnoća, gustina, poroznost i drugo).

Kapacitet hidropostrojenja:

V sm=V T

μ= Qμ⋅ρT

, (m3 /h ) .

Pošto je V p=3600⋅A⋅ϑ potreban prečnik cevovoda iznosi:

D= 130

⋅√ QρT⋅μ⋅ϑ⋅π

, (mm )

Odnos između prečnika cevi i krupnoće komada tereta mora biti:D≥3⋅amax .Brzina smeše mora biti veća od kritične:

ϑ≥ϕ⋅ϑ kr .

Za materijal fluidne granulacije (praškaste):

ϑ kr=nK⋅√c⋅g⋅D , (mm )

nK=1÷1 .5 -empirijski koeficijent,

c=ρT−ρVρV -odnos gustine materijala i vode.

Za zrnaste materijale:

ϑ kr=c1⋅√c⋅g⋅D⋅μ⋅μT , (mm )

c1=8,5÷9,5 -empirijski koeficijent

gde su: μT -koeficijent trenja materijala o zidove ceviμ -koeficijent koncentracije smeše.

21

Kritična brzina smeše zavisi od osobina smeše i prečnika cevovoda. Određivanje ϑ kr odvija se preko empiriskog izraza ili na onovu tabelarnih podataka (tabela 1). Čestice materijala se kreću kroz cevovod u turbolentnoj struji vode. Postoji mogućnost da zbog male brzine kretanja vodene struje dođe do taloženja čestica pa je potrebno proveriti turbulentnost struje. Za vrednost

Re=ϑ⋅Dv >2320, tok strujanja ima turbulentne karakteristike, gde je:

ϑ (m2 /s) - kinematički viskozitet tečnosti.

v=10−6 (m2 /s ) -za vodu.

Ako nisu ispunjeni sledeći uslovi:

D≥3⋅amax ;ϑ=(1,1÷1,2 )⋅ϑ kr ;

>2320;

treba povećati brzinu strujanja smeše ili smanjiti njenu koncentraciju.

Vrednosti kritičnih brzina nekih karakterističnih materijala u zavisnosti od prečnika cevovoda (tablica 1.)

Prečnik cevi(mm )

Preporučene vrednosti kritične brzine (m /s )Glinasti

materijaliPeščana

glinaPesak Usitnjena

rudaUgalj

200 1,6 1,9 2,4 3 2300 1,8 2,1 2,9 3,6 2,5400 2,2 2,4 3,4 4,3 3500 2,5 3,0 3,8 4,8 3,3600 2,7 3,2 4,1 5,3 3,6

Pritisak pumpe za pogon smeše ili vode izračunava se na osnovu gubitaka pritisaka za savladavanje otpora kretanja hidro smeše kroz cevovod:

p=pusis+ ph+ ptr+ pk+ p izl , (Pa ) gde su:

pusis=20÷30 , (Pa ) -gubici na usisnoj komori,ph=1000⋅H⋅ρT⋅g , (Pa ) -gubici na savladavanje visinske razlike,

ptr=1000⋅λ⋅ϑ2⋅L⋅ρt

2⋅D - gubitak pritiska na savladavanje otpora trenja kroz cevovod.

22

Re=ϑ⋅Dv

λ -koeficijent otpora strujanja čestice vode

λ=(0 ,03+ 0 ,018

√ϑ⋅d )⋅ρ sm gde je:

d , (mm ) -srednji redukovani prečnik čestice,ph≈0,1⋅p tr , (Pa ) -koncentrisani otpor cevne armature, kolena isl.,pizl=30÷50 , (Pa ) -pad pritiska na izlaznom otvoru cevovoda.

Vrednosti koeficijenata λ za različite prečnike cevovoda (tablica 2.)

Dmm

150 200 250 300 350 400 450 500 600

λ 0.0185

0.185

0.0175

0.0165

0.0160

0.0155

0.0155

0.0150

0.0145

23

Literatura

1. Dr. Ćućilović, Milivoje. 2006 godine. Транспортни системи. Čačak: Tehnički fakultet Čačak

2. Tošić, S., Transportni uređaji, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 1999.

3. http://www.euroimpianti.com/products/transport-systems~3/

24