АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ

Лесосушильная камера КБ ММСК-1 проектируется и строится с принудительной циркуляцией агента сушки, осуществляемой осевыми реверсивными вентиляторами.

Конечной целью аэродинамического расчета является выбор типа и номера вентилятора, а также определение теоретической мощности вентилятора и установленной мощности электродвигателя вентиляторной установки.

Методика расчета потребного напора вентилятора

Полный напор вентилятора определяется по формуле, НВ , Па

НВ = hст + hд;(3.1)

где hст- статический напор, Па ;

hд - динамический напор, Па .

Последовательность аэродинамического расчета

Аэродинамический расчет лесосушильных камер выполняют в следующей последовательности:

1. Составление схемы циркуляции агента сушки в камере, аэродинамической схемы камеры.
2. Подсчет суммарного сопротивления на всех участках движения агента сушки.
3. Подбор типа и номера вентилятора по соответствующей характеристике.
4. Определяется теоретическая мощность вентилятора, мощность электродвигателя для привода вентилятора.

Составление аэродинамической схемы камеры

Схема к расчету камеры типа КБ ММСК-1 приведена на рис. 4 .

Таблица 8

Участки циркуляции агента сушки в камере

Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

Для определения сопротивления каждого участка подсчитывается скорость циркуляции агента сушки на каждом участке vi, м/с, по формуле

vi= , (3.2)

где Vц− объем циркулирующего агента сушки, м3/с;

fi− площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярнойпотоку агента сушки на соответствующем участке, м2.

Объем циркулирующего агента сушки Vц=43,095 м3/с из пункта 2.5.1. Рассчитаем площадь для проходаагента сушки fi, м2 , для каждого участка.

Участок 1. Вентилятор

f1= nв, (3.3)

где DB− диаметр ротора вентилятора, м;

nв − число вентиляторов в камере.

Диаметр ротора вентилятора принимаем DB=1,2 м, число вентиляторов в камере nв=6. Подставим эти данные в формулу и определим площадь поперечного сечения канала в плоскости вентилятора f1

f1= (3.14 * 1.2² ) / 4 * 6 = 6,782 м2 .

Участок 2,14. Верхний циркуляционный канал: площадь поперечного сечения канала,м2,определяется по формуле

f 14= f2 =H∙L, (3.3)

где H− ширина бокового циркуляционного канала, м;

L − внутренний размер камеры по длине, м.

f 14= f2 =0,8 ∙ 14=11,2 м2.

Участок 3,13. Повороты под углом 1350

Принимаем сечение канала до или после поворота. В соответствии с рекомендациейс.63/1/,принимается меньшее из сечений. Тогда

f3,13= аmin ∙L,

f3,13= 0,5∙14=7 м2.

Участок 4,12. Боковые каналы: площадь поперечного сечения данного канала вычислим по формуле

f4,12 = 0,65∙L,

где L − внутренний размер камеры по длине, м.

f4,12 = 0,65 ∙ 14 = 9,1 , м2.

Участок 5,11. Чугунные ребристые трубы. Площадь поперечного сечения данного канала вычисляется по формуле

f5,11 = B∙H- fпр.тр∙n ,

где fпр.тр-площадь проекции трубы в плоскости перпендикулярной потоку, м2 ;

n-количество труб в одной нитке.

f5,11 =0,65∙14-0,185∙6 = 7,99 , м2

Участок 6,10.Повороты под углом 900:принимаем сечение канала на данных участках до поворота агента сушки, равным сечению на участке 4 и 12.

f6 = f4 =f12 =f10=9,1, м2

Участок 7. Вход в штабель: примем сечение канала на данном участке равным площади живого сечения f7 =Fжив.сеч=16,9 , м2

Участок 8.Штабель. f8 = Fжив.сеч.=16,9 , м2

Участок 9.Выход из штабеля

Принимается сечение канала до или после поворота. Рекомендуется принимать меньшее из сечений.

f9= Fжив.сеч.=16,9, м2

Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке,м/с,определяется по формуле (3.2).Например,для участка 1(вентилятор) получим скорость агента сушки v1

v1 = 45,63 / 6,782 = 6,782 м/с.

Результаты расчётов скорости циркуляции агента сушки на каждом участке Vi , м/с, заносим в таблицу 9.

Таблица 9

Расчет скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

Определение суммарного сопротивления на всех участках движения агента сушки

Сопротивление на участке 1 движения агента

Dh1 = ,(3.6)

где r − плотность агента сушки, кг/м3;

vвх − скорость агента сушки на участке 1, м/с;

zвх – коэффициент местных потерь.

Коэффициент местных потерь перегородок, в которых монтируются вентиляторы принимают zвх=0,8 по прим. с.49/1/.

Подставим все известные величины и найдем сопротивление на участке 1 движения агента Dh1 , Па

Dh1= Па.

Участок 2,14 Верхний циркуляционный каналы

Dh2, 14= (3.7)

где l-длина участка,4,3 м;

u-периметр канала,м;

ξтр– коэффициент трения о стенки канала.

Коэффициент местного сопротивления ξтр,равен 0,03, с.68/1/.

u=2*14+2*0,8=29,6 м

Dh2, 14= Па.

Участок 3,13. Повороты под углом 1350

Dh3,13 =

Dh3,13 = =9,134

Участок 4,12.Боковые каналы: сопротивление движению агента сушки рассчитываем по формуле (3.8) принимая длину участка l=3,1 м.

Dh4,12 = (3.8)

где ρ − средняя плотность агента сушки, кг/м3;

v − скорость циркуляции агента сушки, м/с;

z – коэффициент трения;

u − периметр канала, м,

l − длина участка, м,

f − площадь канала, м2,

Коэффициент трения z, определяется z=  0,016*0,04² / 2 = 0,028 .

Скорость циркуляции агента сушки v м/с, равна 5,014. Средняя плотность агента сушки p, кг/м3, равна 0,86 г/м3. Длина участка l, м, равна 3,1м.П периметр канала определим как

u = 2 ∙ bср + 2 ∙ L

где bср− средняя ширина канала, м;

L − внутренний размер камеры по длине, м.

u = 2 ∙ 0,6+ 2 ∙ 14 = 29,2 м .

Dh4,12= Па.

Участок 5,11.Калориферы: При приведенной скорости v0=5,71 м/с и коридорном расположении труб, находим потерю давления по табл.3.11

Dhк =23,26-тогда сопротивление движения сушки рассчитывается по формуле

Dh5,11= 2*Dhк

Dh5,11=2*23,26=46,52

Участок 6,10. Повороты под углом 90°: Сопротивление движению агента сушки на этих участках вычислим по формуле (3.9),принимая значения коэффициента местного сопротивления ζпов =1,1 по табл.3.6,с.73/1/

Dh6,10 = (3.9)

Dh6,10= =23,50 Па

Участок 7.Вход в штабель(внезапное сужение): Сопротивление на этом участке рассчитываем по формуле(3.10),принимая коэффициент местного сопротивления ζсуж =0,18 по табл 3.8,с.74/1/,для соотношения площадей Fж. сеч. шт / Fгаб. шт .

Dh7 = (3.10)

Dh7 ==0,56 Па

Участок 8. Штабель: сопротивление движению агента сушки при прохождении через штабель найдем по формуле(3.11)

,(3.11)

где ρ − средняя плотность агента сушки, кг/м3;

v − скорость циркуляции агента сушки, м/с;

zгаб – коэффициент сопротивления штабеля.

При толщине Sпр =25 мм и толщине досок S=25 мм коэффициент сопротивления штабеля zгаб =11,5 по табл. 3.10 с. 74/1.

Vгаб = ,

Vгаб = м/с

Па

Участок 9. Выход из штабеля.

Dhгаб=,

где ρ − средняя плотность агента сушки, кг/м3;

v − скорость циркуляции агента сушки, м/с;

zрасш– коэффициент местного сопротивления, принимаем 0,25 по табл.3.9,с.74/1/

Dhгаб= (0.86*2.7²) * 0.25 = 0.783Па

Определив сопротивление на каждом участке, определим статический напор hст, Па, который равен сумме сопротивлений на каждом участке, а т. к. система замкнута, то статический напор является полным напором вентилятора Нв= hст

hст= 15,56+0,608+9,134+0,761+46,52+23,50+0,56+9,01+0,783=106,44

Выбор типа вентилятора

Вентилятор выбирается по напору (давлению) Нв, Па, и производительности, которую можно определить по формуле, VВ, м3/с,

VВ = , (3.12)

где Vц – объем циркулирующего агента сушки, м3/с;

n− количество вентиляторов в камере.

VВ =45.63 / 6 = 7.605 м³/с.

Для выбора вентилятора пользуемся их индивидуальными и безразмерными характеристиками.

Характеристики составлены для стандартного воздуха при t=20 °C; φ=0,5 и rст = 1,2 кг/м3

Определим характерный напор вентилятора, Hхар, Па, по формуле

Hхар = HВ ;(3.13)

где HВ – полный напор вентилятора, Па ;

r − плотность агента сушки, кг/м3.

Hхар = 148,52Па.

При выборе вентиляторов по безразмерным характеристикам определяется безразмерная производительность V и безразмерный напор H

V= ;(3.14)

H ,(3.15)

где VВ −производительность вентилятора, м3/с;

Hхар−характерный напор вентилятора, Па;

Dв −диаметр ротора вентилятора, м;

nв −частота вращения ротора вентилятора, мин-1.

V=

H=

Используя полученные безразмерные характеристики по рис. 3.10. б, с. 89/1/ выбираем осевой реверсивный вентилятор У12, №12, h=0,55

Определение мощности и выбор электродвигателя

Максимальная теоретическая мощность вентилятора NВ , кВт, определяется по формуле

NВ = ,(3.16)

где VВ – производительность вентилятора, м3/с;

Hхар - характерный напор вентилятора, Па;

h − коэффициент полезного действия вентилятора, % .

Подставим значения и найдем максимальную теоретическую мощность вентилятора NВ , кВт

NВ = (148.52*7.605) / 0.55 * 10^-3 = 2,053 кВт.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора Nуст , кВт , вычисляется по формуле

Nуст = ;(3.17)

где Кз – коэффициент запаса мощности на пусковой момент;

Кt – коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где

расположен вентилятор;

hп – коэффициент полезного действия передачи.

Коэффициент запаса мощности на пусковой момент, определяется по табл.3.15, с. 90, /1/, Кз = 1,05; коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен вентилятор, определяется по табл. 3.16, с. 81, /1/, Кt = 1,1 коэффициент полезного действия передачи,hп =0,9.

По формуле (3.17) найдем мощность электродвигателя для привода вентилятора Nуст , кВт

Nуст = (2.053*1.05*1.1) / 0.9=2,63 кВт.

Подбор электродвигателя к вентилятору осуществляется по табл. 3.17, с. 91, /1/. Принимаем электродвигатель 4А100L6У3 с мощностью N = 2,2 кВт и частотой вращения ротора 1000 мин-1 .