Расчет вентилятора

Подбор вентилятора для перекачивания воздуха через адсорбер.

Температура t = 17,5 0C. Воздух вводится в нижнюю часть адсорбера. Сорбент представляет собой частицы, плотность которых ρн = 580 кг/м3, средний размер dэ = 2,5 мм, фактор формы Ф = 0,44. Высота неподвижного слоя сорбента h1 = 0,7 м, порозность ε = 0,375. Длина трубопровода lтр от точки забора воздуха до адсорбера составляет 7 м. На трубопроводе имеются два колена под углом 90 0 и две задвижки.

Расчет.

Определение расхода воздуха в процессе сушки

Qв = Vв/τс;

Vв = L*ρ,

где Vв - объем воздуха в процессе сушки, м3.

Vв = 39984/1,2 = 33320 м3;

Qв = 33320/3600 = 9,2 м3/с.

Определение скорости воздуха в аппарате

ω0 = Vв/F/τс;

ω0 = 33320/36,11/3600 = 0,25 м/с.

Определение критерия Рейнольдса

Re = 2*Ф* ω0*dэ*ρ/3*(1-ε)*μ;

Re = 2*0,44*0,25*2,5*10-3*1,2/3*(1-0,375)*0,018*10-3 = 20.

Определение общего коэффициента сопротивления

λ = 220/Re;

λ = 220/20 = 11.

Определение гидравлического сопротивления слоя

∆рс = 3* λ*h1*(1- ε)*ρ*ω20/4*ε3*dэ*Ф;

∆рс= 3*11*0,7*(1-0,375)*1,2*0,252/4*0,3753*2,5*10-3*0,44 = 4667 Па.

Примем, что гидравлическое сопротивление различных вспомогательных устройств в адсорбере составляет 10% от сопротивления слоя

∆ра = 1,1*∆рс;

∆ра = 1,1*4667 = 5134 Па.

По условию скорость воздуха в трубопроводе ωтр = 15 м/с, тогда диаметр трубопровода равен

dтр = √4*Qв/π*ωтр;

dтр = √4*9,2 /3,14*15 = 0,88 м.

Фактическая скорость в трубе

ω′тр = 4*Qв/π*d2тр;

ω′тр = 4*9,2/3,14*0,882 = 15,1 м/с.

Критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе

Reтр = ω′тр *dтр*ρ/μ;

Reтр = 19,3*0,88*1,2/0,018*10-3 = 885866;

Примем, что трубы стальные, бывшие в эксплуатации. Тогда ∆ = 0,15 мм, где ∆ - шероховатость трубопровода; далее получим

e = ∆/dтр = 0,15*10-3/0,88 = 0,17*10-3;

1/e = 5882; 10*l/e = 58823; 560*l/e = 3294118;

58823 ‹ Reтр ‹ 3294118

Таким образом, расчет λ следует проводить для зоны смешанного трения по формуле Альтшуля:

λ = 0,11*(е + 68/Reтр)0,25,

где λ - коэффициент трения.

λ = 0,11*(0,17*10-3+ 68/885866)0,25 = 0,014.

Коэффициенты местных сопротивлений:

Вход в трубу (с острыми краями): ζ = 0,5;

Колено: ζ = 1,1;

Задвижка: ζ = 0,15;

Выход из трубы: ζ = 1;

Определение суммы коэффициентов местных сопротивлений

∑ζ = 0,5 + 0,15*2 + 2*1,1 + 1 = 4.

Гидравлическое сопротивление трубопровода

∆ртр = (λ*lтр/dтр + ∑ζ)*ρ*ω2тр/2;

∆ртр = (0,014*7/0,88 + 4)*1,2*152/2 = 555 Па.

Определение избыточного давления, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода

∆р = ∆ра + ∆ртр;

∆р = 5134 + 555 = 5689 Па.

Таким образом, необходима газодувка или вентилятор высокого давления.

Определение полезной мощности вентилятора:

Nп = Qв*∆р = 9,2*5689 = 52339 кВт;

Принимаем, ηпер = 1 и ηн = 0,6,

где ηпер и ηн - коэффициенты полезного действия соответственно насоса и передачи от электродвигателя к насосу.

N = Nп/(ηп*ηр) = 52339/0,6 = 87232 кВт.

По полученным данным более всего удовлетворяет газодувка ТВ-600-1,1, которая характеризуется Qв = 10,0 м3/с, ∆р = 10000 Па, n = 49,4 с-1 (обороты). Газодувка обеспечена электродвигателем А3-315М-2, номинальной мощностью Nн = 200 кВт.