Метод расчета аспирационных систем фильтровального способа обеспыливания
В последнее время широко применяется аспирационные установки АС фильтровального способа обеспыливания пылевоздушных потоков. Опыт их практического применения на ЗПП указывает на сложности обеспечения рациональных режимов работы аспирационных приемников, регламентируемых нормативными документами [1]. Такое положение дел обусловлено рядом явных недостатков методов расчета аспирационных сетей, главным из которых является отсутствие учета аэродинамического воздействия на обеспыливающую установку системы регенерации фильтровальных рукавов фильтров. Особенно актуальной данная проблема является для фильтров, регенерация которых производится вентиляторами высокого давления.
Устранение данного рода проблемы может быть осуществлено путем применения графоаналитического метода анализа влияния регенерационного вентилятора (компрессора) на рабочие режимы аспирации технологического оборудования. Основные этапы его реализации сводятся к следующей последовательности действий:
- определяется аэродинамическая схема движения пылевоздушных потоков;
- составляется система уравнений движения потоков;
- в системе координат (полное давление – Н, расход воздуха — Q) устанавливается взаимосвязь аэродинамических характеристик аспирационного пылевоздушного потока вентиляционной установки, воздушного потока, очищаемого в фильтровальных рукавах, и суммарного воздушного потока системы обеспыливания;
- производится выбор аспирационного вентилятора необходимой аэродинамической характеристики (Н, Q) для случая создания новой сети и устанавливаются необходимые характеристики необходимого дроссельного устройства в случае наладки существующей аспирационной установки.
На рис. 1 приведена аэродинамическая схема движения пылевоздушных потоков рукавного фильтра.
Рис. 1. Схема пылевоздушных потоков аспирационной установки: а) структурная; б) баланса пылевоздушных потоков ПВП 1 – аспирационные приемники технологического оборудования; 2 – фильтр; (2а – отделение обеспыливания; 2б – отделение регенерации; 3 – фильтровальные рукава (3а – обеспыливающие; 3б – регенерирующиеся) 4 – воздуходувка обратной продувки; 5 – сетевой вентилятор.
Основные аэродинамические характеристики аспирационных приемников технологического оборудования представлены: для приемников расходом воздуха отбора – Qia (где i = (1; к) — номер приемника), Нia — потери давления в i-м приемнике, суммарным расходом воздуха приемников – Qa=, а также потерями давления в отборах – На и в сети магистральных воздуховодов — Нас, для фильтровальных рукавов Qфоi; Нфоi – расходом воздуха и потерями давления при обеспыливании одного рукава, Qфо; Нфо – расходом воздуха и потерями давления в группе обеспыливающих рукавов, а также (Qфрi; Нфрi); (Qфр; Нфр) соответственно расходом воздуха и потерями давления в отдельно взятом рукаве и группе рукавов регенерации;
Из условий равенства потерь давления в узлах слияния и разделения пылевоздушных потоков, а также суммирования потерь давления последовательно расположенных сопротивлений математическая модель пылевоздушных потоков может быть представлена системой уравнений:
В представленной системе первое уравнение определяет соответствие потерь давлений — На; Нас магистрального аспирационного потока в обеспыливающих приемниках – На и потерь на перемещение по сети воздуховодов в корпус фильтра — Нас потерям давления воздушного потока регенерирующего фильтровальные рукава – Нфр за вычетом полного давления развиваемого воздуходувной обратной продувки – Нвр.
Второе уравнение характеризует соответствие потерь давления пылевоздушного потока, перемещаемого по трассе – магистральный аспирационный поток – На+Нас, отделение обеспыливания фильтра – Нфо полному давлению развиваемому сетевым вентилятором – Нво.
Третье уравнение представляет неравенство потерь давления воздушных потоков, перемещаемых по схеме: отделение регенерации фильтра (в разности потерь давления регенерационной части — Нфр и давления развиваемого воздуходувкой — Нфр) отделения обеспыливания фильтра — Нфо полному давлению развиваемому сетевым вентилятором.
Четвертое уравнение представляет собой баланс пылевоздушных потоков, перемещаемых в отделение обеспыливания фильтра:
- Qa – суммарный расход воздуха, отбираемого аспирационными приемниками технологического оборудования —
- суммарный расход воздуха обеспечивающий регенерацию с фильтровальных рукавов —
- расходу воздуха, обеспыливаемому р – фильтровальными рукавами –
или расходу воздуха, перемещаемому сетевым вентилятором- Qво).
Замыкает систему обобщенные значения расходов воздуха, перемещаемых к — аспирационными приемниками, р – фильтровальными рукавами отделения обеспыливания, с – фильтровальными рукавами отделения регенерации.
В модели 1 потери давления приемников – На, в магистральной сети воздуховодов, — в фильтровальных рукавах отделения регенерации – Нфр и отделения обеспыливания представляются квадратичной зависимостью вида Н=КQ 2 , где коэффициент К представляет как местные потери, так и потери по длине для турбулентных режимов движения. Функциональные зависимости Нврf (Q); Hвоf (Q). Зависимости полного давления развиваемого от расхода воздуха развиваемого воздуходувкой регенерации и сетевого вентилятора определяются маркой воздуходувной машины и ее паспортной характеристикой для определенного числа оборотов.
Используя положения наложения аэродинамических характеристик графоаналитического метода, разработанного в [2], система уравнении (1) может быть представлена в виде взаимосвязанных функциональных кривых типа Н=f (Q), определяющих совокупности режимов работы аэродинамической системы рис.1. области эффективного обеспыливания технологического оборудования эжекционных пылевоздушных источников пылевыделения. На рис.2. показано использование графоаналитического подхода для фиксированных характеристик:
Схема приведенная на рис.2. позволяет при заданных значениях характеристик аспирационных приемников Qа; На, и воздуходувки регенерации Нврf (Q) определить (выбрать) режимы работы необходимого сетевого вентилятора. Непосредственно пересечения абсциссы +Qa с кривой 1+2 (крива характеризующая суммарные потери аспирационных приемников и сети магистральных воздуховодов). А определяет потери давления на входе в отделении фильтрования – (На+Нас). В свою очередь, пересечение ординаты т.А с кривой I+(1+2) (кривая представляет соотношение H и Q для узла слияния аспирационного потока с потоком воздуха, перемещаемого из отделения регенерации, фиксирует т. Б. с кривой (I+(1+2)) +1 и характеризует рабочую точку системы – т. В. Ее абсцисса определяет суммарный расход воздуха установки – Qфо, а ордината – полные потери давления – Нво.
Далее в зависимости от характеристик возможного колебания величины давления, расхода воздуха в аспирационных приемниках (режимы работы эжекционных источников пылевыделения [1]) производится выбор сетевого вентилятора (аэродинамическая характеристика числа оборотов). Что, в свою очередь, позволяет решить задачи минимизации энергоемкости аспирационных установок.
Рис.2. Схема определения рациональных характеристик аспирационной сети фильтровального способа обеспыливания 1 – аэродинамические характеристики соответственно: 1,1‑Н=Нпf (Q 2 ) аспирационного приемника; 1,2‑Н=Нсf (Q 2 ) – сопротивление аспирационной сети; 1,3 – Н=Крf (Q 2 ) – сопротивление отделения регенерации; 1,4 – Н=Ко f (Q 2 ) – сопротивление фильтровальных рукавов отделения обеспыливания; 1,5 – Нвр f (Q) — аэродинамическая характеристика регенерационной воздуходувки; 1,6 – Нвоf (Q) — аэродинамическая характеристика сетевого вентилятора.
Литература
- Дмитрук Є.А. Правила проектування аспіраційних установок підприємств зі зберігання та переробки зерна. – Одеса-Київ, 1995.
- Гапонюк О.І. Раціональні параметри аспіраційних систем. – Зерно і хліб. – 1997. — №4.
Гапонюк О.И., доктор технических наук, Подкалюк П.А., ассистент, Паскал П.Н., аспирант, Мосиенко Г. А., инженер