И.Т. Глебов (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) GIT5@yandex.ru

 

МЕТОД  РАСЧЕТА  АСПИРАЦИОННОЙ  СИСТЕМЫ                                 С РАЗВЕТВЛЕННОЙ СЕТЬЮ

 

METHOD OF CALCULATION ventilating  OF SYSTEM WITH THE BRANCHED OUT NETWORK

 

В деревообрабатывающих цехах для аспирации используют два типа централизованных систем: кустовую с малогабаритным коллектором и систему с разветвленной сетью. Первая система легко рассчитывается с использованием компьютерных программ, но отличается большим расходом воздуховодов, которые соединяют все приемники стружки станков с коллектором. В аспирационной системе с разветвленной сетью расход воздуховодов меньше, которые соединяют все приемники стружки станков с магистральной трубой, но выполнение расчетов – трудоемкий процесс.

Методика расчета, изложенная В.Е. Воскресенским [1], сводится к заполнению большой (3 страницы) таблицы. Получение приведенных цифр таблицы не поясняется. Таким образом, понять и выполнить расчет без специальной подготовки невозможно.

Для расчетчиков нужен простой формализованный метод, не требующий больших интеллектуальных затрат. В данной статье предлагается такой метод расчета аспирационной системы с разветвленной сетью, выполняемый в пакете Excel. Поясним методику расчета на примере.

Дано. В деревообрабатывающем цехе установлены станки. Опилки, стружка и пыль удаляются в бункер с рукавным фильтром по ответвлениям и магистральному воздуховоду. Расчетная схема аспирационной системы с разветвленной сетью показана на рис. 1.

Магистральный воздуховод начинается от станка ЦПА-2 и заканчивается в точке входа его в бункер. Он состоит из участков М1 до тройника А; М2 до тройника В; М3 до тройника С; М4 до тройника D и конечного участка М5 до бункера. При входе магистрального воздуховода в бункер скорость воздуха резко падает, и крупные древесные частицы падают на дно бункера, а запыленный воздух попадает в тканевые рукава фильтра, фильтруется и по воздуховоду возвращается обратно в цех.

Определить диаметры ответвлений, магистральных участков, воздуховода для возврата очищенного воздуха в цех, а также потерю давления в системе и мощность электродвигателя вентилятора.

Подготовка исходных данных к расчету. Исходные данные заносятся в табл. 1 [2].

Таблица 1

Исходные данные

 

Модель станка

Диаметр присоединительного патрубка приемника, м

Объем отсасываемого воздуха

Qmin, м3/ч

Скорость воздуха в сечении патрубка отсоса и (воздуховода) v, м/с

Коэффициент гидравлического сопротивления отсосов x

Выход отходов всего и в том числе пыли (в знаменателе)  М, кг/ч

Высота приемника над полом, м

ЦПА-2

0,14

840

17/15,2

1,0

68,64

0,8

Количество отводов nо = 3 с углом поворота по 90°; длина участка – 8,6 м;

ЛС40-1

0,1

435

17,0/15,4

0,8

42,25

0,13

Количество отводов ответвления nо =  3 с углами поворота 30°; 90°; 90°; длина ответвления l =  8,4 м;

ЦДК4-3

0,13

1000

17,0/20,9

1,2

122,85

1,62

Количество отводов ответвления nо = 2 с углами поворота 90°, 45°; длина ответвления  l =  5,38 м;

СФ4-1

0,175

1500

18,0/17,3

1

149,5

0,124

Количество отводов ответвления nо =  4 с углами поворота 90°;90°90° и 30°; длина ответвления  l =  9,15 м;

ФС-1

0,164

1350

18,0/17,9

1,5

57,2

0,9

Количество отводов ответвления nо =  3 с углами поворота 90°, 90°, 30°; длина ответвления  l =  8,7 м.

Участки магистрального воздуховода: М2– lм = 5,5 м;  М3– lм = 2,5 м;  М4– lм = 3,5 м; М5– lм = 23,9 м;   nо =  4 с углами поворота по 90°.

Воздуховод возврата lв = 18 м;   nо =  3 с углами поворота по 90°.

 

Выполнение расчетов. Расчеты выполняются по программе в пакете Excel. Согласно расчетной схеме в Excel формируются несколько колонок (табл. 2): до А; до В; до С; до D и т.д.

Таблица 2

Схема формирования расчетных колонок

 

Пара-метры

               До А

              До В

              До С

              До D

        М1

    Отв.2

        М2

    Отв.3

     М3

    Отв.4

     М4

    Отв.5

 ЦПА-2

   ЛС40

 

ЦДК-4

 

СФ-4

 

ФС1

Q, м3/ч

840

435

1275

1100

2375

1500

3875

1350

dр, м

0,132

0,095

0,163

0,140

0,222

0,172

0,276

0,160

d, м

0,125

0,095

0,16

0,125

0,2

0,14

0,25

0,125

М, кг/ч

68,64

42,25

110,9

122,85

233,74

149,5

383,2

52,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

641,6

639,5

890,1

868,8

1098,4

1120,7

13,28,3

1359,7

-

-

-

0,128

-

0,144

-

0,128

 

В колонки последовательно вводятся исходные данные.

В колонке “До А” по известному алгоритму выполняется расчет расхода воздуха Q, м3/ч, расчетных диаметров воздуховодов dр, м, значения которых округляются в меньшую сторону до стандартных d, м,  массовый поток древесных частиц М, кг/ч, полная потеря давления , Па, и диаметр диафрагмы м. В колонке показано только 6 рассчитываемых параметров из 40.

Алгоритм расчета в колонке “До А” является основным и он многократно повторяется в остальных колонках, при расчете конечного участка магистрального воздуховода и при расчете воздуховода для возврата очищенного воздуха в цех. Если для конкретной расчетной схемы колонок не хватает, то колонку “До А” следует скопировать и вставить необходимое количество колонок. Колонку “До А” следует беречь от случайного повреждения алгоритма.

При переходе от колонки к колонке значения Q и , а также массовый поток опилок, стружек, пыли увеличиваются. Например, расход      воздуха Q в магистральном участке последующей колонки равен сумме расходов воздуха в магистральном участке и ответвлении, указанных в предыдущей колонке. Массовый поток древесных частиц изменяется по тому же закону, что и поток воздуха. Потеря давления  в магистральном участке последующей колонки равна сумме потерь давления на этом участке и потерь давления в магистральном участке, указанной в предыдущей колонке. Эти требования заложены в программу и автоматически отражаются к соответствующей ячейке таблицы.

В точках соединения материаловоздушных потоков участков магистрального воздуховода и ответвления установлены тройники А, В, С, D, и др. Потери давления в этих точках для участка магистрали и соответствующего воздуховода должны быть одинаковы (допускаемая погрешность – не более 5 %). Для увязки давлений в случае недостаточной потери давления в ответвлении используют 3 приема:

– можно увеличить до 5% расход воздуха в ответвлении при неизменном его диаметре, что приведет к увеличению скорости воздуха и увеличению потери давления;

– можно уменьшить диаметр воздуховода ответвления;

– можно поставить в ответвление диафрагму.

Для условий приведенного примера и потери давления в рукавном фильтре 950 Па получено:

– полная потеря давления в аспирационной системе 2864,7 Па;

– напор вентилятора 3151,2 Па;

– расчетная мощность электродвигателя вентилятора 10,2 кВт.

Реализация указанного расчетного метода в программе позволяет упростить расчет, сделать его наглядным и понятным и увеличит производительность проектных работ.

 

Библиографический список

1. Воскресенский В.Е. Системы пневмотранспорта, пылеулавливания и вентиляции на деревообрабатывающих предприятиях. – СПб.: Политехника, 2008. – 430 с.

2. Глебов И.Т., Рысев В.Е. Аспирационные и транспортные пневмосистемы деревообрабатывающих предприятий. – Екатеринбург: УГЛТУ, 2004. – 180 с.